Радіація: дози, ефекти, ризики

З часу виходу публікації НКДАР ООН (Науковий комітет з дії атомної радіації Організації об’єднаних націй) «Радіація. Дози, ефекти, ризики» минуло 25 років. Так трапилось, що невдовзі після її виходу відбулася одна з найвідоміших і масштабних трагічних подій 20-го сторіччя, що зараз окреслюють одним словом – Чорнобиль. Саме Чорнобильська аварія кардинально змінила світ людини: зупинено або призупинено багато національних програм розвитку атомної енергетичної галузі, громадське відношення до перспектив використання ядерної енергії попри зростання усвідомлення обмеженості викопного органічного палива і пов’язаних з ним проблем глобального потепління стало обережнішим, набула прискорених темпів розвитку галузь поновлювальної енергетики і енергозбереження, відношення до безпеки атомної енергетики стало набагато прискіпливішим, а контроль дотримання радіаційної безпеки з боку громадськості та держав став набагато ретельнішим, радіоактивні відходи стали об’єктом безперервної занепокоєності суспільної думки, отримано великий обсяг нових знань про дію іонізуючого випромінення на людину, виникло і стабільно увійшло в ужиток запеклих дискусій поняття «малих доз радіації», зазнали значного прогресу і оптимізації методи променевої терапії та діагностики (і не лише у медицині) у бік зменшення доз опромінення з одночасним підвищенням якості результату аналізу, Чорнобиль увійшов у світову десятку найбажаніших місць відвідань.

Пропонований читачам переклад книги «Радіація. Дози, ефекти, ризик» є фактично коротким резюме робіт, проведених за тридцять років (до 1985 року) у рамках НКДАР ООН. Незважаючи на стислість викладу, книга знайомить читачів з багатьма цікавими і практично важливими даними стосовно природної радіації; у ній дається оцінка потенційної небезпеки впливу атомної енергетики і підприємств ядерного паливного циклу в порівнянні з традиційними джерелами енергії; обговорюються наслідки варварського бомбардування в серпні 1945 року японських міст Хіросіми і Нагасакі і ряд інших питань. Необхідно відзначити, що оригінальна публікація була підготовлена до тридцятирічного ювілею НКДАР ООН (у 1985 році), тому в ній нічого не сказано про аварію на Чорнобильській АЕС.

Твердження, що публікація представляє беззаперечні істини, було б невірним. Зовсім ні. Так, теорія радіаційного онкогенезу на сьогоднішній день не завершена. Базовому LNT (lienar nonthreshold theory) припущенню не тільки бракує аргументів в області доз, умовно, нижче 100 мЗв на рік, але існують статистично обґрунтовані дослідження, що дають підстави до альтернативних залежностей «доза-ефект» на кшталт радіаційного гормезису. З іншого флангу супротивники атомної енергетики наводять аргументи щодо надчутливості людини в області «малих доз». В умовах таких суперечок МКРЗ обмежило застосування LNT припущення лише цілями радіаційного захисту (тобто - нормування, планування, регулювання опромінення).

Взагалі такий широкий діапазон декларованих уявлень про дію радіації на людину в світовій спільноті набув всіх ознак кризи наших базових знань у цій сфері. Окрім всього, ця криза є відображенням соціальної та етичної кризи у сфері непрозорого розподілу користі та ризиків від використання радіації й, у першу чергу, атомної енергії.

Тим не менш, не дивлячись на уроки Чорнобиля, людство не відмовилось від використання радіації, а у певних галузях воно навіть поширюється (наприклад, томографія, певне відновлення програм атомної енергетики у ряді країн).

Попри все зазначене вище дивним, майже парадоксальним, є те, що публікація не втратила своєї актуальності попри значні зміни, що відбулися у світі. Тому є декілька пояснень. Фундаментальні загальновизнані знання у сфері дії радіації на людину за минулі 25 років значно розширилися, але принципові закономірності залишилися непохитними. Вагомим підтвердженням тому є поява у 2007 році публікації МКРЗ №103, що вийшла на заміну публікації МКРЗ №60 від 1990 року. Також дана публікація надає всеохоплюючий огляд видів, джерел і шляхів опромінення людини у сукупності з чисельними оцінками. Але основною причиною можна назвати високу вимогливість до достовірності представлених даних і висновків у сполученні з неупередженістю авторської позиції та доступністю викладення. Саме останнє сполучення дає змогу утримуватись даній публікації у центрі рівноваги світоглядних буревіїв, пов’язаних з біологічною дією і практичним застосуванням радіації.

Ця брошура в значній мірі ґрунтується на результатах наукового комітету ООН з дії атомної радіації, допоміжним органом Генеральної Асамблеї Організації Об'єднаних Націй, під редакцією Джеффрі Ліна (Geoffrey Lean). Публікація не обов'язково відображає точку зору Комітету Програми з навколишнього середовища Організації Об'єднаних Націй або редактора.

© UNEP 1985 Програма з навколишнього середовища Організації Об'єднаних Націй
ISBN 5-03-001172-2 (рос.)
ISBN 92-807-1104-0 (англ.)

Передмова

Світова громадськість стала виявляти серйозну занепокоєність з приводу впливу іонізуючих випромінювань на людину і навколишнє середовище з початку 50-х років. Справа не тільки в тому, що у всіх в пам'яті були ще свіжі жахи бомбардувань Хіросіми і Нагасакі, а й у тому, що в результаті випробувань ядерної зброї в атмосфері, проведених трьома країнами, радіоактивний матеріал став поширюватися по всій земній кулі. Про дію радіоактивних опадів на людину і навколишнє середовище було відомо в той час дуже мало, висловлювалися лише численні гіпотези про те, як вплине на здоров'я людини опромінення від цього джерела радіації, що набуло широкого розповсюдження.

Щоб вирішити це питання, Генеральна Асамблея ООН у грудні 1955 року заснувала Науковий комітет з дії атомної радіації (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR). У резолюції про заснування комітету було чітко сказано, чим він повинен займатися, а чим ні. Не обмежуючи діяльність комітету завданням вивчення радіоактивних опадів - питання, що тоді займало всіх, - в резолюції пропонувалося з'ясувати, які саме рівні радіації, її дію на навколишнє середовище і небезпеку для населення, створювані будь-яким джерелом радіації, як природним, так і штучним, включаючи радіоактивні опади. Резолюція не зобов'язувала комітет вишукувати засоби захисту або давати рекомендації до практичних дій, він просто повинен був оцінити існуючий стан справ, не обтяжуючи себе відповідальністю прийняття рішення.

З тих пір минуло тридцять років, з'явилося вісім об'ємистих доповідей, і комітет до цих пір являє собою один з небагатьох прикладів добре організованої установи, яка виконує дуже важливу роботу. Ця робота представляє велику цінність як для наукової громадськості, яка бачить у доповідях комітету останнє і найавторитетніше джерело даних і оцінок з радіації, так і для політичних кіл, які знайшли в них солідну фактичну основу для вироблення таких документів, як Договір про обмеження випробувань ядерної зброї.

Брошура, яку я маю задоволення представити читачеві, виходить у світ в тридцяту річницю створення комітету. Мета її полягає в тому, щоб результати досліджень комітету стали надбанням більш широкої аудиторії, ніж це було до цих пір. У такій складній і несповна сформованій області, як дія радіації на людину і навколишнє середовище, важко обійтися без спеціальної термінології. Користуюсь нагодою, щоб висловити свою вдячність редактору брошури і вченим, які співпрацювали з ним, за те, що вони намагалися зробити текст доступним широкому колу освічених читачів. Звичайно, цю книгу не можна віднести до розряду розважальних, але зусилля, витрачені читачем, окупляться тим, що він зможе багато чого з'ясувати для себе і взяти участь в одній з найактуальніших дискусій нашого часу.

Мустафа Камаль Толба,
генеральний директор Програми ООН з навколишнього середовища
Найробі, грудень 1985

Вступ

Серед питань, що представляють науковий інтерес, деякі привертають до себе настільки постійну увагу громадськості та викликають так багато суперечок, як питання щодо дії радіації на людину і навколишнє середовище. У про промислово розвинених країнах не проходить і тижня без якої-небудь демонстрації громадськості з цього приводу. Така ж ситуація досить скоро може виникнути і в країнах, що розвиваються, які створюють свою атомну енергетику; є всі підстави стверджувати, що дебати з приводу радіації та її впливу навряд чи вщухнуть в найближчому майбутньому. На жаль, достовірна наукова інформація з цього питання дуже часто не доходить до населення, яке користується тому всілякими чутками. Занадто часто аргументація противників атомної енергетики спирається виключно на почуття і емоції, так само часто виступи прихильників її розвитку зводяться до мало обґрунтованих заспокійливих запевнень.

Науковий комітет ООН щодо дії атомної радіації збирає всю доступну інформацію про джерела радіації та її вплив на людину і навколишнє середовище і аналізує її. Він вивчає широкий спектр природних і створених штучно джерел радіації, і його висновки можуть здивувати навіть тих, хто уважно стежить за ходом публічних виступів на цю тему.

Радіація дійсно смертельно небезпечна. При великих дозах вона викликає серйозні ураження тканин, а при малих може викликати рак та індукувати генетичні дефекти, які, можливо, проявляться у дітей та онуків людини, яка зазнала опромінення, або у його більш віддалених нащадків. Але для основної маси населення найнебезпечніші джерела радіації - це зовсім не ті, про які найбільше говорять. Найбільшу дозу людина одержує від природних джерел радіації. Радіація, пов'язана з розвитком атомної енергетики, складає лише малу частку радіації, породжується діяльністю людини; значно більші дози ми отримуємо від інших, що викликають набагато менше нарікань, форм цієї діяльності, наприклад від застосування рентгенівських променів в медицині. Крім того, такі форми повсякденної діяльності, як спалювання вугілля і використання повітряного транспорту, особливо ж постійне перебування в добре герметизованих приміщеннях, можуть призвести до значного збільшення рівня опромінення за рахунок природної радіації. Найбільші резерви зменшення радіаційного опромінення населення укладені саме в таких «беззаперечних» формах діяльності людини.

Дана брошура не претендує на те, щоб дати відповідь на всі питання. Наші знання тут все ще недостатні, хоча про джерела радіації, її дії на людину і небезпеки для населення відомо більше, ніж практично про будь-який інший фактор, пов'язаний з шкідливими впливами. Але в ній зроблена спроба підсумувати все те достовірне, що відомо про дію радіації на людину і навколишнє середовище, щоб дискусії на цю тему могли спиратися на більш реальну основу.

НКДАР був створений Генеральною Асамблеєю ООН у 1955 році для оцінки в світовому масштабі доз опромінення, їх ефекту і пов'язаного з ними ризику. Комітет об'єднує видатних вчених з 20 країн і є одним з найбільш авторитетних установ такого роду в світі. Він не встановлює норми радіаційної безпеки і навіть не дає рекомендацій з цього приводу, а служить лише джерелом відомостей про радіацію, на основі яких такі органи, як Міжнародна Комісія з захисту від радіоактивного випромінення та відповідні Національні Комісії, виробляють відповідні норми і рекомендації. Раз на кілька років він публікує доповіді, що містять докладні оцінки доз радіації, їх ефекту і небезпеки для населення від всіх відомих джерел іонізуючих випромінювань. У цій брошурі зроблена спроба коротко викласти самі останні дані, почерпнуті з цих доповідей, у формі, доступній для пересічного читача, і вона жодним чином не може підмінити собою самі доповіді.

Хоча в розділах 2-5 використовується матеріал останніх доповідей НКДАР Генеральній Асамблеї ООН, самі розділи не були рецензовані або схвалені комітетом. У розділі 6 зроблена спроба обговорити деякі загальні положення про допустимість ризику радіаційного опромінення, що не входить до компетенції комітету і не обговорювалося в його звітах.

Радіоактивність - аж ніяк не нове явище; новизна полягає лише в тому, як люди намагалися її використовувати. І радіоактивність, і супутні їй іонізуючі випромінення існували на Землі задовго до зародження на ній життя і були присутні в космосі до виникнення самої Землі.

Іонізуюче випромінення супроводжувало і Великий вибух, з якого, як ми зараз вважаємо, почалося існування нашого Всесвіту близько 20 мільярдів років тому. З того часу радіація постійно наповнює космічний простір. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі із самого її народження. Навіть людина трохи радіоактивна, оскільки у будь-якої живої тканини є у слідових кількостях радіоактивні речовини. Але з моменту відкриття цього універсального фундаментального явища не пройшло ще і ста років.

У 1896 році французький вчений Анрі Беккерель поклав кілька фотографічних платівок в ящик столу, придавивши їх шматками якогось мінералу, що містить уран. Коли він проявив платівки, то, на свій подив, виявив на них сліди якихось випромінювань, які він приписав урану. Незабаром цим явищем зацікавилася Марія Кюрі, молодий хімік, полька за походженням, яка і ввела в ужиток слово «радіоактивність». У 1898 році вона та її чоловік П'єр Кюрі виявили, що уран після випромінення таємничим чином перетворюється в інші хімічні елементи. Один з цих елементів подружжя назвали полонієм в пам'ять про батьківщину Марії Кюрі, а ще один - радієм, оскільки по-латині це слово означає «випромінюючий». І відкриття Беккереля, і дослідження подружжя Кюрі були підготовлені більш ранньою, дуже важливою подією в науковому світі - відкриттям у 1895 році рентгенівських променів; ці промені були названі так за іменем людини, яка їх відкрила (теж, загалом, випадково) німецького фізика Вільгельма Рентгена (Іван Павлович Пулюй – прим. перекл.).

Беккерель один з перших зіткнувся з самою неприємною властивістю радіоактивного випромінення: мова йде про його вплив на тканини живого організму. Беккерель поклав пробірку з радієм в кишеню і отримав в результаті опік шкіри. Марія Кюрі померла, по всій видимості, від одного з злоякісних захворювань крові, оскільки занадто часто зазнавала впливу радіоактивного випромінення. Принаймні 336 людей, які працювали з радіоактивними матеріалами в той час, померли внаслідок опромінення.

Незважаючи на це, невелика група талановитих і здебільшого молодих вчених направила свої зусилля на розгадку однією з найбільш хвилюючих загадок всіх часів, прагнучи проникнути в найпотаємніші таємниці матерії. На жаль, результатами їх пошуків судилося втілитися в атомну бомбу в 1945 році.

Вибухи цих бомб в кінці другої світової війни призвели до колосальних людських жертв. Але практичним втіленням їх пошуків стало також створення в 1956 році першої промислової атомної електростанції в Колдер Холі (Велика Британія) (Перша в світі атомна електростанція була пущена в Радянському Союзі в червні 1954 року. - Прим. ред.). Слід додати, що буквально з моменту відкриття рентгенівських променів вони стали застосовуватися в медицині і сфера їх використання все розширюється.

Головним об'єктом дослідження учених був сам атом, вірніше - його будова. Ми знаємо тепер, що атом схожий на Сонячну систему в мініатюрі: навколо крихітного ядра рухаються по орбітах «планети»-електрони. Розміри ядра в сто тисяч разів менше розмірів самого атома, але щільність його дуже велика, оскільки маса ядра майже дорівнює масі всього атома. Ядро, як правило, складається з декількох більш дрібних частинок, які щільно зчеплені один з одним (рисунок 2.1).

Деякі з цих частинок мають позитивний заряд і називаються протонами. Число протонів в ядрі і визначає, до якого хімічному елементу відноситься даний атом: ядро атома водню містить всього один протон, атома кисню - 8, урану - 92. У кожному атомі кількість електронів в точності дорівнює числу протонів у ядрі, кожен електрон несе негативний заряд, рівний по абсолютній величині заряду протона, тому в цілому атом нейтральний.

У ядрі, як правило, присутні і частинки іншого типу, звані нейтронами, оскільки вони електрично нейтральні. Ядра атомів одного і того ж елемента завжди містять одне і те ж число протонів, але число нейтронів у них може бути різним. Атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але різняться за кількістю нейтронів, відносяться до різних різновидів одного й того ж хімічного елемента, що звуться ізотопами цього елемента. Щоб відрізнити їх один від одного, до символу елемента приписують число, яке дорівнює сумі всіх частинок в ядрі даного ізотопу. Так, уран-238 містить 92 протони і 146 нейтронів; в урані-235 теж 92 протона, але 143 нейтрона. Ядра всіх ізотопів хімічних елементів утворюють групу «нуклідів».

Деякі нукліди стабільні, тобто під час відсутності зовнішнього впливу ніколи не зазнають жодних перетворень.

Розпад урану-238.

Більшість же нуклідів нестабільні, вони весь час перетворюються в інші нукліди. В якості прикладу візьмемо хоча б атом урану-238, в ядрі якого протони і нейтрони ледь утримуються разом силами зчеплення. Час від часу з нього виривається компактна група з чотирьох частинок: двох протонів і двох нейтронів (α-частинка). Уран-238 перетворюється, таким чином, у торій-234, в ядрі якого містяться 90 протонів і 144 нейтрона. Але торій-234 також нестабільний. Його перетворення відбувається, однак, не так, як у попередньому випадку: один з його нейтронів перетворюється в протон, і торій-234 перетворюється на протактинію-234, в ядрі якого містяться 91 протон і 143 нейтрона. Ця метаморфоза, що відбулася в ядрі, позначається і на електронах, що рухаються по своїх орбітах: один з них стає неспареним і вилітає з атома. Протактинію дуже нестабільний, і йому потрібно зовсім небагато часу на перетворення... Далі йдуть інші перетворення, супроводжувані випроміненнями, і весь цей ланцюжок в решті решт закінчується стабільним нуклідом свинцю (див. рисунок 2.3). Зрозуміло, існує багато таких ланцюжків самовільних перетворень (розпадів) різних нуклідів за різними схемами перетворень та їх комбінаціями.

При кожному такому акті розпаду вивільняється енергія, яка і передається далі у вигляді випромінення. Можна сказати (хоча це і не зовсім точно), що випромінення ядром частинки, що складається з двох протонів і двох нейтронів, - це альфа-випромінення; випромінення електрона, як у випадку розпаду торію-234, - це бета-випромінення. Часто нестабільний нуклід виявляється настільки збудженим, що випромінення частинки не призводить до повного зняття збудження; тоді він викидає порцію чистої енергії, звану гамма-випроміненням (гамма-квантом). Як і у випадку рентгенівських променів (багато в чому подібних до гамма-випромінення), при цьому не відбувається випущення будь-яких часток.

Весь процес самовільного розпаду нестабільного нукліда називається радіоактивним розпадом, а сам такий нуклід - радіонуклідом. Але, хоча всі радіонукліди нестабільні, одні з них більш нестабільні, ніж інші. Наприклад, протактиній-234 розпадається майже моментально, а уран-238 - дуже повільно. Половина всіх атомів протактинію в будь-якому радіоактивному джерелі розпадається за час, трохи більше хвилини, в той же час половина всіх атомів урану-238 перетвориться на торій-234 за чотири з половиною мільярда років. Час, за який розпадається в середньому половина всіх радіонуклідів даного типу в будь-якому радіоактивному джерелі, називається періодом напіврозпаду відповідного ізотопу. Цей процес триває безперервно За час, що дорівнює одному періоду напіврозпаду, залишаться незмінними кожні 50 атомів з 100, за наступний аналогічний проміжок часу 25 з них розпадуться, і так далі за експоненціальним законом. Число розпадів у секунду в радіоактивному зразку називається його активністю. Одиницю виміру активності (у системі СІ) назвали бекерель (Бк) на честь вченого, який відкрив явище радіоактивності, один бекерель дорівнює одному розпаду в секунду. |left|thumb|400px|Три види випромінювань і їх проникаюча здатність.

Три види випромінювань і їх проникаюча здатність.

Різні види випромінювань супроводжуються вивільненням різної кількості енергії і мають різну проникну здатність, тому вони неоднаково впливають на тканини живого організму (рисунок 2.2). Альфа-випромінення, що являє собою потік важких частинок, які складаються з нейтронів і протонів, затримується, наприклад, аркушем паперу і практично не здатне проникнути через зовнішній шар шкіри, утворений відмерлими клітинами. Тому воно не становить небезпеки до тих пір, поки радіоактивні речовини, що випромінюють α-частинки, не потраплять всередину організму через відкриту рану, з їжею або з повітрям; тоді вони стають надзвичайно небезпечними. Бета-випромінення має більшу проникаючу здатність: воно проходить у тканини організму на глибину один - два сантиметри. Проникаюча здатність гамма-випромінення, яке поширюється зі швидкістю світла, дуже велика: його може затримати лише товста свинцева або бетонна плита.

Пошкоджень, викликаних у живому організмі випроміненням, буде тим більше, що більше енергії воно передасть тканинам; кількість такої переданої організму енергії називається дозою (термін не дуже вдалий, оскільки спочатку він був віднесений до дози лікарського препарату, тобто дози, що йде на користь, а не на шкоду організму). Дозу випромінення організм може отримати від будь-якого радіонукліда або їх суміші незалежно від того, чи знаходяться вони поза організмом або всередині його (в результаті попадання з їжею, водою або повітрям). Дози можна розраховувати по-різному, з урахуванням того, який розмір опроміненої ділянки і де вона розташована, чи одна людина піддалася опроміненню або група людей і протягом якого часу це відбувалося.

Кількість енергії випромінення, поглинена одиницею маси опроміненого тіла (тканинами організму), називається поглиненою дозою (рисунок 2.4) і вимірюється в системі СІ в греях (Гр). Але ця величина не враховує того, що при однаковій поглиненій дозі альфа-випромінення набагато небезпечніше бета- або гамма-випромінювань.

Якщо взяти до уваги цей факт, то дозу слід помножити на коефіцієнт, який відображає здатність випромінення даного виду пошкоджувати тканини організму: альфа-випромінення вважається при цьому в двадцять разів небезпечніше інших видів випромінювань. Перераховану таким чином дозу називають еквівалентною дозою; її вимірюють в системі СІ в одиницях, званих зіверт (Зв) (рисунок 2.5).

Слід враховувати також, що одні частини тіла (органи, тканини) більш чутливі, ніж інші: наприклад, при однаковій еквівалентній дозі опромінення виникнення раку у легенях більш ймовірно, ніж у щитовидній залозі, а опромінення полових залоз особливо небезпечно з-за ризику генетичних пошкоджень .

Тому дози опромінення органів і тканин також слід враховувати з різними коефіцієнтами (рисунок 2.6). Помноживши еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти і підсумувавши по всіх органах і тканинам, отримаємо ефективну еквівалентну дозу, яка відображатиме сумарний ефект опромінення для організму, вона також виміряється в зівертах.

Три види випромінювань і їх проникаюча здатність.

Ці три поняття описують лише індивідуально отримані дози. Підсумувавши індивідуальні ефективні еквівалентні дози, отримані групою людей, ми прийдемо до колективної ефективної еквівалентної дози, яка вимірюється в людино-зівертах (люд·Зв).

Слід ввести, однак, ще одне визначення, оскільки багато радіонуклідів розпадаються дуже повільно і залишаться радіоактивними і у віддаленому майбутньому. Колективну ефективну еквівалентну дозу, яку отримають багато поколінь людей від якого-небудь радіоактивного джерела за увесь час його подальшого існування, називають очікуваною (повною) колективною ефективною еквівалентною дозою.

Така ієрархія понять на перший погляд може здатися занадто складною, але тим не менше вона є уявляє логічно послідовну систему і дозволяє розраховувати узгоджені чи співставні одна з одною дози опромінення. У наступних розділах матеріал буде викладатися так, щоб по можливості уникнути вживання цих термінів, однак без них іноді не вдається досягти необхідної точності і ясності викладення.

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації (рисунок 3.1). Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінення падають на поверхню Землі з космосу і надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі. Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні; в цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Або ж вони можуть опинитися в повітрі, яким дихає людина, в їжі або у воді і потрапити всередину організму. Такий спосіб опромінення називають внутрішнім.

Опроміненню від природних джерел радіації піддається будь-який житель Землі, проте одні з них одержують більші дози, ніж інші. Це залежить, зокрема, від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях земної кулі, там, де залягають особливо радіоактивні породи, виявляється значно вище середнього, а в інших місцях - відповідно нижчий. Доза опромінення залежить також від способу життя людей. Застосування деяких будівельних матеріалів, використання газу для приготування їжі, відкритих вугільних жаровень, герметизація приміщень і навіть польоти на літаках - все це збільшує рівень опромінення за рахунок природних джерел радіації.

Середні річні ефективні еквівалентні дози опромінення від природних і техногенних джерел радіації.

Земні джерела радіації в сумі відповідальні за більшу частину опромінення, якому піддається людина за рахунок природної радіації. У середньому вони забезпечують понад ⁵/₆ річної ефективної еквівалентної дози, одержуваної населенням, в основному внаслідок внутрішнього опромінення. Іншу частину вносять космічні промені, головним чином шляхом зовнішнього опромінення (рисунок 3.2).

У цьому розділі ми розглянемо спочатку дані про зовнішнє опромінення від джерел космічного і земного походження.

Потім зупинимося на внутрішньому опроміненні, причому особливу увагу приділимо радону - радіоактивному газу, який вносить найбільший вклад у середню дозу опромінення населення від усіх джерел природної радіації. Нарешті, в ній будуть розглянуті деякі сторони діяльності людини, в тому числі використання вугілля і добрив, які сприяють вилученню радіоактивних речовин із земної кори і збільшують рівень опромінення людей від природних джерел радіації.

Космічні промені

Радіаційний фон, створюваний космічними променями, дає трохи менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел радіації (рисунок 3.2). Космічні промені в основному приходять до нас з глибин Всесвіту, але деяка їх частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи вторинне випромінення і приводячи до утворення різних радіонуклідів.

Немає такого місця на Землі, куди б не падав цей невидимий космічний душ. Але одні ділянки земної поверхні більш схильні до його дії, ніж інші. Північний і Південний полюси одержують більше радіації, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного поля, що відхиляє заряджені частинки (з яких в основному і складаються космічні промені). Найсуттєвіше, однак, те, що рівень опромінення росте з висотою, оскільки при цьому над нами залишається усе менше повітря, що грає роль захисного екрана.

Індивідуальні дози, одержувані пасажирами реактивних літаків при трансатлантичному перельоті за рахунок радіаційного фону, що створюється космічними променями (при середній сонячної активності).

Люди, що живуть на рівні моря, одержують у середньому через космічні промені ефективну еквівалентну дозу близько 300 мікрозівертів (мільйонних часток зіверта) на рік; для людей же, що живуть вище 2 000 м над рівнем моря, це величина в кілька разів більше. Ще більш інтенсивного, хоча і щодо нетривалого опромінення, піддаються екіпажі і пасажири літаків. При підйомі з висоти 4 000 м (максимальна висота, на якій розташовані людські поселення: села шерпів на схилах Евересту) до 12 000 м (максимальна висота польоту трансконтинентальних авіалайнерів) рівень опромінення за рахунок космічних променів зростає приблизно в 25 разів і продовжує зростати при подальшому збільшенні висоти до 20 000 м (максимальна висота польоту надзвукових реактивних літаків) і вище (рисунок 3.4).

Зростання з висотою потужності еквівалентної дози опромінення за рахунок космічних променів (зміна висоти представлено в логарифмічному масштабі).

При перельоті з Нью-Йорка в Париж пасажир звичайного турбореактивного літака отримує дозу близько 50 мкЗв, а пасажир надзвукового літака - на 20% менше, хоча піддається більш інтенсивному опроміненню. Це пояснюється тим, що в другому випадку переліт займає набагато менше часу (рисунок 3.3). Усього за рахунок використання повітряного транспорту людство отримує в рік колективну ефективну еквівалентну дозу близько 2 000 люд·Зв.

Земна радіація

Основні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в гірських породах Землі, - це калій-40, рубідій-87 і члени двох радіоактивних сімейств, що беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 - довгоживучих ізотопів, що включилися до складу Землі із самого її народження.

Зрозуміло, рівні земної радіації неоднакові для різних місць земної кулі і залежать від концентрації радіонуклідів у тій чи іншій ділянці земної кори. У місцях проживання основної маси населення вони приблизно одного порядку. Так, згідно з дослідженнями, проведеними у Франції, ФРН, Італії, Японії та США, приблизно 95% населення цих країн живе в місцях, де потужність дози опромінення в середньому становить від 0.3 до 0.6 мілізіверта (тисячних зіверт) на рік.  Але деякі групи населення отримують значно більші дози опромінення: близько 3% одержує в середньому 1 мілізіверт на рік, а близько 1.5% - більше 1.4 мілізіверта на рік. Є, однак, такі місця, де рівні земної радіації набагато вище (рисунок 3.5).

Неподалік від міста Посус-ді-Кал-дас у Бразилії, розташованого в 200 км на північ від Сан-Паулу, є невелика височина. Як виявилося, тут рівень радіації в 800 разів перевершує середній і досягає 250 мілізіверт на рік. З якихось причин височина виявилася непридатною. Проте лише трохи менші рівні радіації були зареєстровані на морському курорті, розташованому в 600 км на схід від цієї височини.

Гуарапари - невелике місто з населенням 12 000 чоловік - кожне літо стає місцем відпочинку приблизно 30 000 курортників. На окремих ділянках його пляжів зареєстрований рівень радіації 175 мілізіверт на рік. Радіація на вулицях міста виявилася набагато нижче - від 8 до 15 мілізіверт на рік, - але все-таки значно перевищувала середній рівень. Схожа ситуація спостерігається в рибальському селі Меаіпе, розташованої в 50 км на південь від Гуарапари. Обидва населені пункти стоять на пісках, багатих торієм.

В іншій частині світу, на південному заході Індії, 70 000 чоловік живуть на вузькій прибережній смузі довжиною 55 км, вздовж якої також тягнуться піски, багаті торієм. Дослідження, що охопили 8513 осіб з числа проживають на цій території, показали, що дана група осіб одержує в середньому 3.8 мілізіверта на рік на людину. З них понад 500 осіб отримують понад 8.7 мілізіверта на рік. Близько шістдесяти отримують річну дозу, що перевищує 17 мілізіверта, що в 50 разів більше середньої річної дози зовнішнього опромінення від земних джерел радіації.

Ці території в Бразилії та Індії є найбільш добре вивченими «гарячими точками» нашої планети. Але в Ірані, наприклад, у районі містечка Рам-сер, де б'ють ключі, багаті радієм, були зареєстровані рівні радіації до 400 мілізіверт на рік. Відомі й інші місця на земній кулі з високим рівнем радіації, наприклад у Франції, Нігерії, на Мадагаскарі.

За підрахунками НКДАР ООН середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина отримує за рік від земних джерел природної радіації, становить приблизно 350 мікрозівертів, тобто трохи більше середньої індивідуальної дози опромінення через радіаційного фону, що створюється космічними променями на рівні моря.

Внутрішнє опромінення

У середньому приблизно ²/₃ ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних джерел радіації, надходить від радіоактивних речовин, що потрапили в організм з їжею, водою і повітрям.

Зовсім невелика частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. У середньому людина одержує близько 180 мікрозівертів на рік за рахунок калію-40, який засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності організму. Проте значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншій мірі від радіонуклідів ряду торію-232.

Деякі з них, наприклад, нукліди свинцю-210 і полонію-210, надходять в організм з їжею. Вони концентруються в рибі і молюсках, тому люди, що споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержати відносно високі дози опромінення.

Десятки тисяч людей на Крайній Півночі харчуються в основному м'ясом північного оленя (карібу), в якому обидва згаданих вище радіоактивних ізотопу присутні в досить високій концентрації. Особливо великий зміст полонію-210. Ці ізотопи потрапляють в організм оленів узимку, коли вони харчуються лишайниками, у яких накопичуються обидва ізотопи. Дози внутрішнього опромінення людини від полонію-210 в цих випадках можуть у 35 разів перевищувати середній рівень. А в іншій півкулі люди, що живуть в Західній Австралії в місцях з підвищеною концентрацією урану, отримують дози опромінення, в 75 разів перевершують середній рівень, оскільки їдять м'ясо і тельбухи овець і кенгуру.

Можливі способи поширення радіоізотопів в навколишньому середовищі. Рисунок приблизно відповідає моделі, на основі якої розраховувалися дози опромінення населення від радіоізотопів, що надходять у навколишнє середовище від підприємств атомної енергетики. Показано шляхи, по яких радіоізотопи можуть потрапити в організм людини з їжею, а також шляхи, які закінчуються в підґрунтових шарах ґрунту. Звичайно, насправді все не так просто: майже кожен етап являє собою суму дуже складних процесів.

Перш ніж потрапити в організм людини, радіоактивні речовини, як і в розглянутих вище випадках, проходять по складних маршрутах у навколишньому середовищі, і це доводиться враховувати при оцінці доз опромінення, отриманих від якого-небудь джерела. В якості прикладу на рисунок 3.6 представлена одна зі схем розповсюдження радіоактивних речовин у навколишньому середовищі.

Радон

Лише недавно вчені зрозуміли, що найбільш вагомим із усіх природних джерел радіації є невидимий, без смаку і запаху важкий газ (у 7.5 рази важчий за повітря) радон. Згідно поточній оцінці НКДАР ООН, радон разом зі своїми дочірніми продуктами радіоактивного розпаду відповідальний приблизно за ³/₄ річної індивідуальної ефективної еквівалентної дози опромінення, одержуваної населенням від земних джерел радіації, і приблизно за половину цієї дози від усіх природних джерел радіації. Більшу частину цієї дози людина отримує від радіонуклідів, що потрапляють у його організм разом з повітрям, особливо в непровітрюваних приміщеннях.

У природі радон зустрічається в двох основних формах: у вигляді радону-222, члена радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238, і у вигляді радону-220, члена радіоактивного ряду торію-232. Мабуть, радон-222 приблизно в 20 разів важливіший за радон-220 (мається на увазі внесок у сумарну дозу опромінення), однак для зручності обидва ізотопи в подальшому будуть розглядатися разом і називатися просто радоном. Взагалі кажучи, велика частина опромінення виходить від дочірніх продуктів розпаду радону, а не від самого радону.

Радон вивільняється із земної кори повсюдно, але його концентрація в зовнішньому повітрі суттєво відрізняється для різних точок земної кулі (рисунок 3.5). Як не парадоксально це може здатися на перший погляд, але основну частину дози опромінення від радону людина одержує, перебуваючи в закритому, непровітрюваному приміщенні. У зонах з помірним кліматом концентрація радону в закритих приміщеннях в середньому приблизно в 8 разів вище, ніж у зовнішньому повітрі. Для тропічних країн подібні вимірювання не проводилися, можна, однак, припустити, що, оскільки клімат там набагато тепліше і житлові приміщення набагато більш відкриті, концентрація радону всередині їх не набагато відрізняється від його концентрації в зовнішньому повітрі.

Радон концентрується в повітрі усередині приміщень лише тоді, коли вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища (рисунок 3.7). Надходячи усередину приміщення тим чи іншим шляхом (просочуючись через фундамент і підлогу з ґрунту або, рідше, вивільняючись з матеріалів, використаних в конструкції будинку), радон накопичується в ньому. У результаті в приміщенні можуть виникати досить високі рівні радіації, особливо якщо будинок стоїть на ґрунті з відносно підвищеним вмістом радіонуклідів або якщо при його будівництві використовували матеріали з підвищеною радіоактивністю. Герметизація приміщень з метою утеплення тільки посилює ситуацію, оскільки при цьому ще більш ускладнюється вихід радіоактивного газу з приміщення.

Вплив провітрювання на вміст радону в повітрі житлової кімнати одноквартирного будинку.

Дуже високі концентрації радону реєструють останнім часом все частіше. В кінці 70-х років будови, усередині яких концентрація радону в 5 000 разів перевищувала середню його концентрацію в зовнішньому повітрі, були виявлені у Швеції та Фінляндії. У 1982 році, до часу виходу останньої доповіді НКДАР, будови з рівнями радіації, в 500 разів перевищують типові значення в зовнішньому повітрі, були виявлені у Великий Британії і США, а з тих пір в обох країнах були виявлені житла з концентрацією радону, приблизно рівної його максимальної концентрації в житлових будинках в скандинавських країнах. При подальших обстеженнях такого роду виявляють все більше будинків з дуже високою концентрацією радону.

Найпоширеніші будівельні матеріали - дерево, цегла і бетон - виділяють відносно небагато радону (рисунок 3.8). Набагато більшу питому радіоактивність мають граніт і пемза, які використовуються в якості будівельних матеріалів, наприклад, у Радянському Союзі і Західній Німеччині. А деякі матеріали піднесли будівельникам, ученим і, звичайно ж, мешканцям будинків, побудованих з цих матеріалів, неприємні сюрпризи, опинившись особливо радіоактивними.

Протягом декількох десятків років, наприклад, глиноземи використовувалися в Швеції при виробництві бетону, із застосуванням якого було побудовано 350-700 тисяч будинків. Потім несподівано виявили, що глиноземи дуже радіоактивні. У середині 70-х років їх застосування було різко скорочено, а потім вони зовсім перестали використовуватися в будівництві. Кальцій-силікатний шлак - побічний продукт, одержуваний при переробці фосфорних руд, що має, як з'ясувалося, досить високу питому радіоактивність, - застосовувався як компонент бетону та інших будівельних матеріалів у Північній Америці (шт. Айдахо і Флорида) і в Канаді. Фосфогіпс - ще один побічний продукт, що утворюється при іншій технології переробки фосфорних руд, - широко застосовувався при виготовленні будівельних блоків, сухої штукатурки, перегородок і цементу. Він дешевший природного гіпсу, і його застосування віталося захисниками навколишнього середовища, оскільки фосфогіпс відноситься до розряду промислових відходів і, таким чином, його використання допомагає зберегти природні ресурси і зменшити забруднення навколишнього середовища. В одній тільки Японії у 1974 році будівельна промисловість витратила 3 млн. тонн цього матеріалу. Проте фосфогіпс має набагато більшу питому радіоактивність, ніж природний гіпс, який він покликаний був замінити, і, мабуть, люди, які живуть у будинках, побудованих з його застосуванням, піддаються опроміненню на 30% більш інтенсивному, ніж мешканці інших будинків. Згідно з отриманими оцінками, очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення в результаті застосування цього матеріалу складає ~ 300 000 люд·Зв.

Середня питома радіоактивність будівельних матеріалів, що застосовувалися в різних країнах.

Серед інших промислових відходів з високою радіоактивністю, що застосовувалися в будівництві, слід назвати цеглу з червоної глини - відходу виробництва алюмінію, доменний шлак - відхід чорної металургії і зольний пил, що утворюється при спалюванні вугілля.

Відомі випадки застосування в будівництві навіть відходів уранових рудників. У 1952-1966 роках порожня порода з відвалів збагачувальних фабрик, які виробляли урановий концентрат, застосовувалася в якості будівельного матеріалу і для засипання будівельних майданчиків під будинки, особливо в місті Гранд-Джанкшен (шт. Колорадо). У канадському місті Порт-Хоп (провінція Онтаріо) для будівельних цілей використовували відходи, що залишаються після вилучення радію з руди. В обох випадках довелося втрутитися уряду і притягти винних до судової відповідальності за шкоду, заподіяну здоров'ю людей, які піддалися нічим не виправданому опроміненню.

Звичайно, радіаційний контроль будівельних матеріалів заслуговує найпильнішої уваги, проте головне джерело радону в закритих приміщеннях - це ґрунт. У деяких випадках будинки зводилися прямо на старих відвалах гірничодобувних підприємств, що містять радіоактивні матеріали. Так, у США (шт. Колорадо) будинки виявилися побудованими на відходах уранових рудників, у Швеції - на відходах переробки глинозему, в Австралії - на відходах, що залишилися після вилучення радію, у Флориді - на регенерованій після видобутку фосфатів території. Але навіть і в менш екзотичних випадках радон, що просочується крізь підлогу, представляє собою головне джерело радіоактивного опромінення населення в закритих приміщеннях.

У Гельсінкі максимальні концентрації радону, що більш ніж у 5 000 разів перевершують його середню концентрацію в зовнішньому повітрі, були виявлені в будинках, де єдиним скільки-небудь значним його джерелом міг бути лише ґрунт. Навіть у Швеції, де при зведенні будинків використовували глиноземисті цементи, головною причиною радіації, як показали нещодавні дослідження, є емісія радону із землі.

Концентрація радону у верхніх поверхах багатоповерхових будинків, як правило, нижче, ніж на першому поверсі. Дослідження, проведені в Норвегії, показали, що концентрація радону в дерев'яних будинках навіть вище, ніж у цегляних, хоча дерево виділяє зовсім нікчемна кількість радону в порівнянні з іншими матеріалами. Це пояснюється тим, що дерев'яні будинки, як правило, мають менше поверхів, ніж цегляні, і, отже, кімнати, в яких проводилися вимірювання, знаходилися ближче до землі - основного джерела радону.

Зіставлення потужностей різних джерел радону в типовому будинку.

Швидкість проникнення радону, що виходить із землі, в приміщення фактично визначається товщиною і цілісністю (тобто кількістю тріщин і мікротріщин) міжповерхових перекриттів. Цей висновок підтвердився при інспекції будинків, побудованих на регенерованих після видобутку фосфатів землях у Флориді, а в Чикаго, наприклад, у будинках, що стоять просто на землі, з земляними підвалами, були зареєстровані концентрації радону, в 100 разів перевищують його середній рівень у зовнішньому повітрі, хоча питома радіоактивність ґрунту була звичайнісінька.

З усього сказаного випливає, що після закладення щілин у підлозі та стінах будь-якого приміщення концентрація радону там повинна зменшитися. Дослідження в цьому напрямку тривають, але деякі обнадійливі результати вже отримані. Особливо ефективний засіб зменшення кількості радону, що просочується через щілини в підлозі, - вентиляційні установки у підвалах. Крім того, емісія радону зі стін зменшується в 10 разів при облицюванні стін пластиковими матеріалами типу поліаміду, полівінілхлориду, поліетилену або після покриття стін шаром фарби на епоксидній основі або трьома шарами масляної фарби. Навіть при обклеюванні стін шпалерами швидкість емісії радону зменшується приблизно на 30%.

Ще одним, як правило менш важливим, джерелом надходження радону в житлові приміщення є вода і природний газ (рисунок 3.9). Концентрація радону у воді, що звичайно використовується, надзвичайно мала, але вода з деяких джерел, особливо з глибоких колодязів або артезіанських свердловин, містить дуже багато радону (рисунок 3.10). Такий високий вміст радону був виявлений, наприклад, у воді артезіанських колодязів у Фінляндії та США, в тому числі в системі водопостачання Гельсінкі і приблизно в тій же концентрації у воді, що надходить у місто Хот-Спрінгс (шт. Арканзас). Найбільша зареєстрована питома радіоактивність води в системах водопостачання складає 100 млн. Бк/м³ найменша дорівнює нулю. За оцінками НКДАР ООН, серед всього населення Землі менше 1% жителів споживає воду з питомою радіоактивністю понад 1 млн. Бк/м³ і менше 10% п'ють воду з концентрацією радону, що перевищує 100 000 Бк/м³.

Середня концентрація радону (кБк/м³) в джерелах води.

Однак основна небезпека, як це не дивно, виходить зовсім не від пиття води, навіть при високому вмісті в ній радону. Зазвичай люди споживають велику частину води в складі їжі й у вигляді гарячих напоїв (кава, чай). При кип'ятінні ж води або приготуванні гарячих страв радон у значній мірі випаровується і тому надходить в організм в основному з некип'яченої водою. Але навіть і в цьому випадку радон дуже швидко виводиться з організму.

Питома радіоактивність повітря, зумовлена присутністю радону і його дочірніх продуктів, у ванній кімнаті одного з будинків у Канаді протягом семи хвилин роботи теплого душу і після його відключення (концентрація радону у воді становила 4 400 Бк/м³).

Набагато більшу небезпеку становить потрапляння парів води з високим вмістом радону в легені разом з повітрям, що найчастіше відбувається у ванній кімнаті. При обстеженні будинків у Фінляндії виявилося, що в середньому концентрація радону у ванній кімнаті приблизно в три рази вище, ніж на кухні, і приблизно в 40 разів вище, ніж у житлових кімнатах (рисунок 3.12). А дослідження, проведені в Канаді, показали, що всі сім хвилин, протягом яких був включений теплий душ, концентрація радону і його дочірніх продуктів у ванній кімнаті швидко зростала, і пройшло більше півтора годин з моменту відключення душа, перш ніж вміст радону знову впало до вихідного рівня (рисунок 3.11).

Радон проникає також у природний газ під землею. У результаті попередньої переробки і в процесі зберігання газу перед надходженням його до споживача велика частина радону випаровується, але концентрація радону в приміщенні може помітно зрости, якщо кухонні плити, опалювальні й інші нагрівальні пристрої, у яких спалюється газ, не забезпечені витяжкою. При наявності ж витяжки, яка сполучається з зовнішнім повітрям, користування газом практично не впливає на концентрацію радону в приміщенні.

Багато радону, що вивітрюється з природного газу в процесі попередньої переробки, потрапляє у скраплений газ - побічний продукт цієї обробки. Але в цілому за рахунок природного газу в будинки надходить значно більше радіоактивного матеріалу (в 10-100 разів), ніж від більш радіоактивного скрапленого газу, оскільки споживання природного газу набагато вище.

До значного підвищення концентрації радону всередині приміщень можуть призвести заходи, спрямовані на економію енергії. При герметизації приміщень і відсутності провітрювання швидкість вентилювання приміщення зменшується. Це дозволяє зберегти тепло, але призводить до збільшення вмісту радону в повітрі.

Середні значення питомої радіоактивності повітря, зумовленої розчиненим у воді радоном, у різних приміщеннях (за результатами обстеження 20 будинків у Фінляндії).

Особливо це стосується Швеції, де будинки герметизуються особливо ретельно. Довгі роки вважалося, що в цій країні не існує проблем, пов'язаних з надмірним вмістом радону всередині будинків, незважаючи на присутність глинозему в складі будівельних матеріалів: обстеження, проведене в 1956 році, показало, що для занепокоєння такого роду немає достатніх підстав при існуючих в той час швидкостях вентилювання приміщень. Однак з початку 50-х років, з проведенням кампанії за економію енергії, швидкості вентилювання приміщень у будинках Швеції постійно зменшувалися, і між 50-м і серединою 70-х років зменшилися більш ніж удвічі; як наслідок цього концентрація радону всередині будинків збільшилася більш ніж в три рази (рисунок 3.13). За оцінками, на кожен гігават·рік електроенергії, зекономленої завдяки герметизації приміщень, шведи отримали додаткову дозу опромінення в 5 600 люд·Зв.

«Шведська проблема» пояснюється ретельною герметизацією приміщень, відносно високим виходом радону з землі при малоповерховості будівель та використанням глинозему в якості добавки до будівельних матеріалів. Що ж стосується інших країн, то, згідно з даними доповіді НКДАР ООН за 1982 рік (втім, набагато скромнішими), концентрація радону разом з його дочірніми продуктами всередині будинків у 90% випадків складає менше 50 Бк/м³ тобто приблизно в 25 разів вище середнього рівня в зовнішньому повітрі і всього лише в кількох відсотках будинків питома радіоактивність повітря всередині приміщень перевищує 100 Бк/м³. Навпаки, у Швеції, згідно з тим же доповіді, більше 30% будинків належать до останньої категорії, а середня концентрація радону в будинках по всій країні більш ніж в 4 рази перевищує середні значення по інших країнах помірної кліматичної зони.

Збільшення концентрації радону всередині будинків у Швеції при зниженні швидкості вентилювання приміщень.

Втім, останнім часом з'явилися деякі дані, що свідчать про те, що Швеція не такий вже виняток із загального правила, як вважали у свій час. В інших країнах також стали усвідомлювати, що проблеми, які стоять перед ними, серйозніше, ніж вважалося до цих пір. Можливо, той факт, що ситуація в Швеції виглядає тривожніше, частково пояснюється тим, що тут раніше, ніж де б то не було, стали проводити дослідження в даній області.

Частка будинків, всередині яких концентрація радону і його дочірніх продуктів складає від 1 000 до 10 000 Бк/м³ лежить в межах від 0.01 до 0.1% у різних країнах. Це означає, що не так уже й мало людей піддаються помітному опроміненню через високу концентрацію радону всередині будинків, де вони живуть. Проте в країнах, де це питання не стоїть так гостро, як у Швеції, ³/₄ колективної еквівалентної дози, одержуваної населенням цих країн за рахунок радону, складається з доз опромінення у будинках з питомою радіоактивністю повітря в приміщеннях менше 100 Бк/м³. Ефективна еквівалентна доза опромінення від радону і його дочірніх продуктів складає в середньому близько 1 мЗв/рік, тобто, згідно з поточними оцінками, близько половини всієї річної дози, одержуваної людиною в середньому від усіх природних джерел радіації.

Інші джерела радіації

Вугілля, подібно до більшості інших природних матеріалів, містить незначні кількості первинних радіонуклідів. Останні, видобуті разом з вугіллям з надр землі, після спалювання вугілля попадають у навколишнє середовище, де можуть служити джерелом опромінення людей.

Хоча концентрація радіонуклідів у різних вугільних пластах різниться в сотні разів, в основному вугілля містить менше радіонуклідів, ніж земна кора в середньому. Але при спалюванні вугілля велика частина його мінеральних компонентів спікається в шлак чи золу, куди в основному і потрапляють радіоактивні речовини. Велика частина золи та шлаки залишаються на дні топки електросилової станції. Однак більш легкий зольний пил виноситься тягою в трубу електростанції. Кількість цього пилу залежить від ставлення до проблем забруднення навколишнього середовища і від коштів, вкладених у спорудження очисних пристроїв.

Хмари, які викидаються трубами теплових електростанцій, призводять до додаткового опромінення людей, а осідаючи на землю, частинки можуть знову повернутися в повітря в складі пилу. Згідно з поточними оцінками, виробництво кожного гігават·року електроенергії обходиться людству в 2 люд·Зв очікуваної колективної ефективної еквівалентної дози опромінення, тобто в 1979 році, наприклад, очікувана колективна ефективна еквівалентна доза від усіх працюючих на вугіллі електростанцій в усьому світі склала близько 2 000 люд·Зв.

На приготування їжі та опалення житлових будинків витрачається менше вугілля, але зате більше зольного пилу летить у повітря в перерахунку на одиницю палива. Таким чином, з печей і камінів всього світу вилітає в атмосферу зольного пилу, можливо, не менше, ніж з труб електростанцій. Крім того, на відміну від більшості електростанцій житлові будинки мають відносно невисокі труби і розташовані зазвичай у центрі населених пунктів, тому набагато більша частина забруднень потрапляє безпосередньо на людей. До останнього часу на цю обставину майже не звертали уваги, але за досить попередньою оцінкою через спалювання вугілля в домашніх умовах для приготування їжі й обігрівання жител у всьому світі в 1979 році очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення населення Землі зросла на 100 000 люд·Зв.

Не багато відомо також про внесок в опромінення населення від зольного пилу, що збирається очисними пристроями. У деяких країнах більше третини її використовується в господарстві, в основному в якості добавки до цементів і бетонів. Іноді бетон на ⁴/₅ складається із зольного пилу. Він використовується також при будівництві доріг і для поліпшення структури ґрунтів в сільському господарстві. Всі ці застосування можуть призвести до збільшення радіаційного опромінення, але відомостей з цих питань публікується вкрай мало.

Ще одне джерело опромінення населення - термальні водойми. Деякі країни експлуатують підземні резервуари пари та гарячої води для виробництва електроенергії та опалення будинків; один такий джерело обертає турбіни електростанції в Лардерелло в Італії з початку нашого століття. Вимірювання емісії радону на цій та ще на двох, значно більш дрібних, електростанціях в Італії показали, що на кожен гігават·рік вироблюваної ними електроенергії доводиться очікувана колективна ефективна еквівалентна доза 6 люд·Зв, тобто в три рази більше аналогічної дози опромінення від електростанцій, що працюють на вугіллі. Проте, оскільки в даний час сумарна потужність енергетичних установок, що працюють на геотермальних джерелах, складає всього 0.1% світової потужності, геотермальна енергетика дає незначний внесок у радіаційне опромінення населення. Але цей внесок може стати досить вагомим, оскільки ряд даних свідчить про те, що запаси цього виду енергетичних ресурсів дуже великі.

Видобуток фосфатів ведеться в багатьох місцях земної кулі; вони використовуються головним чином для виробництва добрив, яких у 1977 році у всьому світі було отримано близько 30 млн. т. Більшість розроблюваних в даний час фосфатних родовищ містять уран, присутній там у досить високій концентрації. У процесі видобутку і переробки руди виділяється радон, та й самі добрива радіоактивні, так що радіоізотопи, які містяться у них, проникають із ґрунту в харчові культури. Радіоактивне забруднення в цьому випадку буває звичайно незначним, але зростає, якщо добрива вносять в землю в рідкому вигляді або якщо речовини, що містять фосфати, згодовують худобі. Такі речовини дійсно широко використовуються як кормові добавки, що може привести до значного підвищення вмісту радіоактивності в молоці. Всі ці аспекти застосування фосфатів дають за рік очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу, рівну приблизно 6 000 люд·Зв, у той час як відповідна доза через застосування фосфогіпсу, отриманого тільки в 1977 році, становить близько 300 000 люд·Зв.

За останні кілька десятиліть людина створила кілька сотень штучних радіонуклідів і навчилася використовувати енергію атома в самих різних цілях: у медицині і для створення атомної зброї, для виробництва енергії та виявлення пожеж, для виготовлення світних циферблатів годин і пошуку корисних копалин. Все це призводить до збільшення дози опромінення як окремих людей, так і населення Землі в цілому.

Індивідуальні дози, одержувані різними людьми від штучних джерел радіації, сильно різняться. У більшості випадків ці дози досить невеликі, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел виявляється у багато тисяч разів інтенсивніше, ніж за рахунок природних.

Як правило, для техногенних джерел радіації згадана варіабельність виражена набагато сильніше, ніж для природних. Крім того, породжене ними випромінення звичайно легше контролювати, хоча опромінення, пов'язане з радіоактивними опадами від ядерних вибухів, майже так само неможливо контролювати, як і опромінення, зумовлене космічними променями або земними джерелами.

Джерела, що використовуються в медицині

Зміна внеску різних джерел радіації. Річні ефективні еквівалентні дози від різних джерел виражені у відсотках від природного радіаційного фону. Таким чином, дози від природних джерел прийняті всюди за 100%. Дози, отримані при опроміненні в діагностичних цілях, мабуть залишаються на рівні 20% природного фону протягом періоду 1945-1980 років. Дози від ядерних вибухів в атмосфері досягають максимального значення 7% на початку 60-х років, потім після укладання Договору про обмеження випробувань ядерної зброї знижуються до 0.8% фону в 1980 р. На противагу цьому дози опромінення, пов'язані з ядерною енергетикою, збільшуються - від 0.001% природного фону в 1965 році до 0.035% у 1980 році. (Зверніть увагу на напівлогарифмічний масштаб.)

У даний час основний внесок у дозу, одержувану людиною від техногенних джерел радіації, вносять медичні процедури і методи лікування, пов'язані із застосуванням радіоактивності (рисунки 3.1, 4.1). У багатьох країнах це джерело відповідально практично за всю дозу, одержувану від техногенних джерел радіації.

Радіація використовується в медицині як у діагностичних цілях, так і для лікування. Одним з найпоширеніших медичних приладів є рентгенівський апарат. Отримують все більше поширення і нові складні діагностичні методи, що спираються на використання радіоізотопів.

Як не парадоксально, але одним з основних способів боротьби з раком є променева терапія.

Зрозуміло, що індивідуальні дози, одержувані різними людьми, сильно варіюють - від нуля (у тих, хто жодного разу не проходив навіть рентгенологічного обстеження) до багатьох тисяч середньорічних «природних» доз (у пацієнтів, які лікуються від раку). Однак надійної інформації, на підставі якої НКДАР ООН могла б оцінити дози, одержувані населенням Землі, дуже мало. Невідомо, скільки людей щорічно піддається опроміненню в медичних цілях, які дози вони отримують і які органи і тканини при цьому опромінюються.

У принципі опромінення в медицині направлено на зцілення хворого. Однак нерідко дози виявляються невиправдано високими: їх можна було б суттєво зменшити без зниження ефективності, причому користь від такого зменшення була б вельми істотна, оскільки дози, одержувані від опромінення в медичних цілях, складають значну частину сумарної дози опромінення від техногенних джерел.

Найбільш поширеним видом випромінення, що застосовуються в діагностичних цілях, є рентгенівські промені. Згідно з даними по розвинених країнах, на кожну 1 000 жителів припадає від 300 до 900 обстежень на рік - і це не рахуючи рентгенологічних обстежень зубів і масової флюорографії. Менш повні дані по країнам, що розвиваються показують, що тут кількість проведених обстежень не перевищує 100-200 на 1 000 жителів. Насправді близько ²/₃ населення Землі проживає в країнах, де середня кількість рентгенологічних обстежень становить не більше 10% від числа обстежень в промислово розвинених країнах.

У більшості країн близько половини рентгенологічних обстежень припадає на частку грудної клітини. Однак у міру зменшення частоти захворювань на туберкульоз доцільність масових обстежень знижується. Більше того, практика показала, що раннє виявлення раку легенів майже не збільшує шансів на виживання пацієнта. Зараз у багатьох промислово розвинених країнах, включаючи Швецію, Велику Британію і Сполучені Штати, частота таких обстежень істотно знизилася, проте в деяких країнах близько ¹/₃ населення як і раніше щорічно піддається подібному обстеженню.

Річна частота рентгенологічних обстежень різних органів у деяких країнах.(Рентгенографія живота включає обстеження верхньої частини шлунково-кишкового тракту.)

Нещодавно з'явився цілий ряд технічних удосконалень, які за умови їх правильного застосування могли б призвести до зменшення дози, одержуваної при рентгенологічному обстеженні. Тим не менше за даними для Швеції і США це зменшення виявилося досить незначним або було відсутнє взагалі.

Навіть у межах однієї країни дози дуже сильно варіюють від клініки до клініки. Дослідження, проведені у ФРН, Великий Британії і США, показують, що дози, одержувані пацієнтами, можуть відрізнятися в сто разів. Відомо також, що іноді опроміненню піддається вдвічі більша площа поверхні тіла, ніж це необхідно.  Нарешті, було встановлено, що зайве радіаційне опромінення часто обумовлено незадовільним станом або експлуатацією обладнання.

Тим не менш відомі випадки, коли дози опромінення дійсно були знижені завдяки удосконаленню обладнання та підвищенню кваліфікації персоналу. Іноді для істотного підвищення ефективності діагностики потрібно лише трохи збільшити дозу. Як би там не було, пацієнт повинен отримувати мінімальну дозу при обстеженні та, на думку НКДАР, тут є резерви значного зменшення опромінення.

Завдяки технічним удосконаленням, мабуть, можна зменшити і дози, одержувані пацієнтами при рентгенографії зубів. Це дуже важливо хоча б тому, що в багатьох розвинених країнах дане рентгенологічне обстеження проводиться найбільш часто. Максимальне зменшення площі рентгенівського пучка, його фільтрація, що прибирає зайве випромінення, використання більш чутливих плівок і правильне екранування - все це зменшує дозу.

Менші дози повинні використовуватися і при обстеженні молочної залози. Введені в другій половині 70-х років нові методи рентгенографії цього органу вже призвели до істотного зниження рівня опромінення в порівнянні з тим самим (рисунок 4.3), проте він може бути зменшений і далі без погіршення якості рентгенограм. Зменшення дози дозволило збільшити число обстежень молочної залози: у Швеції та Сполучених Штатах за період з 1977 по 1979 роки ця цифра зросла більш ніж удвічі (рисунок 4.4).

З часу відкриття рентгенівських променів самим значним досягненням у розробці методів рентгенодіагностики стала комп'ютерна томографія. Цей метод знаходить дедалі ширше застосування. У Швеції за період з 1973 по 1979 роки (рисунок 4.6) кількість обстежень за допомогою цього методу зросла в сотні разів. Його застосування при обстеженнях нирок дозволило зменшити дози опромінення шкіри в 5 разів, яєчників - у 25 разів, сім'яників - в 50 разів у порівнянні зі звичайними методами (рисунок 4.5).

Зменшення середніх доз за рахунок поліпшення методів рентгенологічного обстеження молочної залози.	Збільшення частоти рентгенологічних обстежень молочної залози у Швеції у 1977-1979 роках (на тисячу жінок).
Порівняння поглинених доз, одержуваних при комп'ютерній томографії нирок (середнє по 10 пацієнтам) і при звичайній урографії.	Збільшення частоти обстежень за допомогою комп'ютерної томографії у Швеції в 1973-1979 роках (на тисячу жителів).

Розробити методику оцінки середньої дози для великих груп населення вкрай важко, зокрема через брак даних про частоту рентгенологічних обстежень, особливо в країнах, що розвиваються. Завдання ще більше ускладнюється великими варіаціями доз від клініки до клініки; це означає, що дані для однієї з клінік не можна вважати оцінкою середнього значення дози.

Спроби оцінити середню дозу, одержувану населенням при рентгенологічних обстеженнях, до недавнього часу обмежувалися прагненням визначити той рівень опромінення, який може призвести до генетичних наслідків. Його називають генетично значимою еквівалентною дозою або ГЗД. Величина ГЗД визначається двома факторами: 1) ймовірністю того, що пацієнт згодом буде мати дітей (це значною мірою визначається його віком), 2) дозою опромінення статевих залоз. ГЗД залежить від типу обстеження; у Великий Британії в 1977 році найбільший «внесок» у ГЗД внесли обстеження тазу та нижньої частини спини, стегон, сечового міхура і сечовивідних шляхів, а також барієві клізми.

За оцінками, ГЗД у Великий Британії в 1977 році склала приблизно 120 мкЗв, в Австралії в 1970 році ~ 150 мкЗв, стільки ж у Японії в 1974 і 1979 роках і близько 230 мкЗв в СРСР наприкінці 70-х років.

У доповіді за 1982 рік НКДАР спробував піти далі та розробити поняття ефективної еквівалентної дози для оцінки потенційного збитку, який завдає опромінення інших тканин, а не тільки репродуктивним органам. Це важко зробити навіть у принципі, оскільки звичайні способи оцінок не цілком придатні, коли справа стосується опромінення в медичних цілях. Крім того, існують і технічні труднощі. Для оцінки ефективної еквівалентної дози потрібні точні дані про те, скільки випромінення поглинається різними органами або тканинами під час кожного обстеження. Такий розподіл доз може розрізнятися в 1 000 і більше разів для одного і того ж типу обстеження, незважаючи на технічні удосконалення, які повинні були б зменшити ці відмінності.

Реально тільки дві країни - Японія і Польща - змогли представити в комітет достатньо повну інформацію, за якою вдалося розрахувати ефективні дози: приблизно 600 люд·Зв на 1 млн. жителів Польщі в 1976 році і ~ 1 800 люд·Зв на 1 млн. населення Японії в 1974 році. Через відсутність яких би то не було інших даних НКДАР прийняв у якості оцінки річної колективної ефективної еквівалентної дози від рентгенологічних обстежень у розвинених країнах значення 1 000 люд·Зв на 1 млн. жителів. Звичайно, в країнах, що розвиваються ця величина, ймовірно, виявиться нижчим, хоча індивідуальні дози можуть бути і вище.

Радіоізотопи використовуються для дослідження різних процесів, що протікають в організмі та для локалізації пухлин. За останні 30 років їх застосування сильно зросло та все ж вони і зараз застосовуються рідше, ніж рентгенологічні обстеження. Інформація про використання радіоізотопів досить обмежена, але наявні дані дозволяють припустити, що в промислово розвинених країнах на 1 000 жителів припадає лише 10-40 обстежень. Так само важко оцінити та дози; результати одного дослідження, проведеного в Японії, показують, що річна ефективна еквівалентна доза становить ~ 20 мкЗв на людину. Колективні ефективні еквівалентні дози лежать в діапазоні від 20 люд·Зв на 1 млн. жителів в Австралії до - 150 люд·Зв у США. В усьому світі є також близько 4 000 радіотерапевтичних установок, які використовуються для лікування раку. Тут, як і в описаних вище випадках, ми маємо в своєму розпорядженні лише обмежену інформацію про те, як часто ці установки використовуються і які дози отримують при цьому пацієнти. Сумарні дози для кожного пацієнта дуже великі, проте це, як правило, вже тяжкохворі люди і навряд чи у них будуть діти. Крім того, такі дози отримує порівняно невелика кількість людей, тому внесок у колективну дозу виявляється досить незначним. Сумарна доза, отримувана населенням Землі щорічно під час сотень мільйонів рентгенологічних обстежень із застосуванням малих доз, значно перевищує дозу, одержувану в сумі порівняно малим числом хворих на рак. Середня ефективна еквівалентна доза, що отримується від всіх джерел опромінення в медицині, в промислово розвинених країнах становить, мабуть, ~ 1 мЗв на кожного жителя, тобто приблизно половину середньої дози від природних джерел. Слід мати на увазі, однак, що середні дози в різних країнах неоднакові й можуть розрізнятися в 3 рази. Оскільки в країнах, що розвиваються, опромінення в медичних цілях використовується значно рідше, середня індивідуальна доза за рахунок цього джерела в усьому світі складає ~ 400 мкЗв на людину в рік. Таким чином, колективна ефективна еквівалентна доза для всього населення Землі дорівнює приблизно 1 600 тисяч люд·Зв у рік.

Ядерні вибухи

За останні 40 років кожен з нас піддавався опроміненню від радіоактивних опадів, які утворилися в результаті ядерних вибухів. Мова йде не про ті радіоактивні опади, які випали після бомбардування Хіросіми і Нагасакі в 1945 році, а про опади, пов'язані з випробуванням ядерної зброї в атмосфері.

Дані по ядерних випробувань в атмосфері.

Максимум цих випробувань доводиться на два періоди: перший - на 1954-1958 роки, коли вибухи проводили Велика Британія, США і СРСР, і другий, більш значний - на 1961-1962 роки, коли їх проводили в основному Сполучені Штати і Радянський Союз. Під час першого періоду більшу частину випробувань провели США, під час другого - СРСР (рисунок 4.7).

Ці країни в 1963 році підписали Договір про обмеження випробувань ядерної зброї, що зобов'язує не випробовувати його в атмосфері, під водою і в космосі. З тих пір лише Франція і Китай провели серію ядерних вибухів в атмосфері, причому потужність вибухів була істотно менше, а самі випробування проводилися рідше (останнє з них - у 1980 році). Підземні випробування проводяться до цих пір, але вони зазвичай не супроводжуються утворенням радіоактивних опадів.

Випадання радіоактивних опадів з тропосфери після ядерного вибуху в атмосфері 16 жовтня 1980. Показано тільки одна з декількох зареєстрованих приладами ізобаричних траєкторій.

Частина радіоактивного матеріалу випадає неподалік від місця випробування, якась частина затримується в тропосфері (самому нижньому шарі атмосфери), підхоплюється вітром і переміщується на великі відстані, залишаючись приблизно на одній і тій же широті. Перебуваючи в повітрі в середньому близько місяця (рисунок 4.8), радіоактивні речовини під час цих переміщень поступово випадають на землю. Однак більша частина радіоактивного матеріалу викидається в стратосферу (наступний шар атмосфери, що лежить на висоті 10-50 км), де він залишається багато місяців, повільно опускаючись і розсіюючись по всій поверхні земної кулі.

Радіоактивні опади містять кілька сотень різних радіонуклідів, проте більшість з них має незначну концентрацію або швидко розпадається; основний внесок в опромінення людини дає лише невелике число радіонуклідів. Внесок у очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу опромінення населення від ядерних вибухів, що перевищує 1%, дають лише чотири радіонукліда. Це вуглець-14, цезій-137, цирконій-95 і стронцій-90.

Дози опромінення за рахунок цих та інших радіонуклідів розрізняються в різні періоди часу після вибуху, оскільки вони розпадаються з різною швидкістю. Так, цирконій-95, період напіврозпаду якого становить 64 діб, вже не є джерелом опромінення. Цезій-137 і стронцій-90 мають періоди напіврозпаду ~ 30 років, тому вони будуть давати внесок в опромінення приблизно до кінця цього століття. І тільки вуглець-14, у якого період напіврозпаду дорівнює 5 730 років, буде залишатися джерелом радіоактивного випромінення (хоча і з низькою потужністю дози) навіть у віддаленому майбутньому: до 2000 року він втратить лише 7% своєї активності.

Вміст стронцію-90 і цезію-137 в продуктах харчування і сумарна річна потужність ядерних вибухів в атмосфері. Зверніть увагу на значно більш високий рівень радіаційного забруднення в Північній півкулі (Нью-Йорк і Данія) в порівнянні з Південною (Аргентина)

Річні дози опромінення чітко корелюють з випробуваннями ядерної зброї в атмосфері: їх максимум припадає на ті ж періоди (рисунки 4.9, 4.10 і 4.11). У 1963 році колективна середньорічна доза, пов'язана з ядерними випробуваннями, склала близько 7% дози опромінення від природних джерел; в 1966 році вона зменшилася до 2%, а на початку 80-х-до 1%. Якщо випробування в атмосфері більше проводитися не будуть, то річні дози опромінення будуть ставати все менше і менше.

Вміст цезію-137 в різних продуктах харчування (Данія). Для порівняння наведена річна потужність ядерних вибухів в атмосфері.

Всі наведені цифри, звісно, є середніми. На Північна півкуля, де проводилося більшість випробувань, випала і велика частина радіоактивних опадів. Пастухи на Крайній Півночі отримують дози опромінення від цезію-137, в 100-1 000 разів перевищують середню індивідуальну дозу для іншої частини населення (втім, вони отримують великі дози і від природних джерел - цезій накопичується в ягель і по ланцюгу живлення потрапляє в організм людини). На жаль, ті люди, які знаходилися недалеко від випробувальних полігонів, отримали в результаті значні дози; мова йде про частину населення Маршаллових островів і команду японського риболовецького судна, що випадково проходило неподалік від місця вибуху.

Сумарна очікувана колективна ефективна еквівалентна доза від усіх ядерних вибухів в атмосфері, зроблених до теперішнього часу, становить 30 000 000 люд·Зв. До 1980 року людство отримало лише 12% цієї дози, іншу частину воно буде отримувати ще мільйони років.

Атомна енергетика

Джерелом опромінення, навколо якого ведуться найбільш інтенсивні суперечки, є атомні електростанції, хоча в даний час їх внесок є дуже незначний внесок в сумарне опромінення населення.  При нормальній роботі ядерних установок викиди радіоактивних матеріалів у навколишнє середовище дуже невеликі.

До кінця 1984 року в 26 країнах працювало 345 ядерних реакторів, що виробляли електроенергію. Їх потужність становила 13% сумарної потужності всіх джерел електроенергії і дорівнювала 220 ГВт (рисунок 4.12). До цих пір кожні ~ 5 років ця потужність подвоювалася, проте, чи збережеться такий темп зростання в майбутньому, неясно. Оцінки передбачуваної сумарної потужності атомних електростанцій на кінець століття мають постійну тенденцію до зниження. Причини цього - економічний спад, реалізація заходів з економії електроенергії, а також протидія з боку громадськості. Згідно з останньою оцінкою МАГАТЕ (1983 р.), в 2000 році потужність атомних електростанцій становитиме 720-950 ГВт.

Атомні електростанції є лише частиною ядерного паливного циклу, який починається з видобутку і збагачення уранової руди. Наступний етап - виробництво ядерного палива. Відпрацьоване в АЕС ядерне паливо іноді піддають вторинній обробці, щоб витягти з нього уран і плутоній. Закінчується цикл, як правило, захороненням радіоактивних відходів (рисунок 4.14).

На кожній стадії ядерного паливного циклу в навколишнє середовище потрапляють радіоактивні речовини. НКДАР оцінив дози, які отримує населення на різних стадіях циклу за короткі проміжки часу і за багато сотень років.  Зауважимо, що проведення таких оцінок - дуже складна і трудомістка справа. Почнемо з того, що витік радіоактивного матеріалу навіть у однотипних установок однакової конструкції дуже сильно варіює. Наприклад, у корпусних киплячих реакторах з водою у якості теплоносія і сповільнювача (Boiling Water Reactor, BWR) рівень витоку радіоактивних газів для двох різних установок (або для однієї і тієї ж установки, але в різні роки) може відрізнятися в мільйони разів.

Доза опромінення від ядерного реактора залежить від часу і відстані. Що далі людина живе від атомної електростанції, тим меншу дозу вона отримує. Незважаючи на це, поряд з АЕС, розташованими у віддалених районах, є й такі, які знаходяться недалеко від великих населених пунктів. Кожен реактор викидає в навколишнє середовище цілий ряд радіонуклідів з різними періодами напіврозпаду. Більшість радіонуклідів розпадається швидко і тому має лише місцеве значення. Однак деякі з них живуть досить довго і можуть поширюватися по всій земній кулі, а певна частина ізотопів залишається у навколишньому середовищі практично нескінченно. При цьому різні радіонукліди також поводяться по-різному: одні поширюються в навколишньому середовищі швидко, інші - надзвичайно повільно.

Щоб розібратися в цій ситуації, НКДАР розробив для кожного етапу ядерного паливного циклу параметри гіпотетичної модельної установки, що має типові конструктивні елементи і розташованої в типовому географічному районі з типовою щільністю населення. НКДАР вивчив також дані про витоки на всіх ядерних установках в світі і визначив середню величину витоків, що припадає на гігават·рік вироблюваної електроенергії. Такий підхід дає загальне уявлення про рівень забруднення навколишнього середовища при реалізації програми з атомної енергетики.  Однак отримані оцінки, звичайно ж, не можна беззастережно застосовувати до будь-якої конкретної установки. Ними слід користуватися вкрай обережно, оскільки вони залежать від багатьох спеціально обумовлених у доповіді НКДАР припущень. Приблизно половина всієї уранової руди добувається відкритим способом, а половина - шахтним. Видобуту руду везуть на збагачувальну фабрику, звичайно розташовану неподалік. І рудники, і збагачувальні фабрики служать джерелом забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Якщо розглядати лише нетривалі періоди часу, то можна вважати, що майже всі забруднення пов'язане з місцями видобутку уранової руди. Збагачувальні ж фабрики створюють проблему довготривалого забруднення: в процесі переробки руди утворюється величезна кількість відходів-«хвостів». Поблизу діючих збагачувальних фабрик (в основному в Північній Америці) вже накопичилось 120 млн. т відходів і, якщо становище не зміниться, до кінця століття ця величина зросте до 500 млн. т.

Ці відходи будуть залишатися радіоактивними протягом мільйонів років, коли фабрика давно перестане існувати. Таким чином, відходи є головним довгоживучим джерелом опромінення населення, пов'язаним з атомною енергетикою. Проте їх внесок в опромінення можна значно зменшити, якщо відвали заасфальтувати або покрити їх полівінілхлоридом. Звичайно, покриття необхідно буде регулярно міняти.

Урановий концентрат, що надходить із збагачувальної фабрики, піддається подальшій переробці та очищенню і на спеціальних заводах перетворюється на ядерне паливо. У результаті такої переробки утворюються газоподібні і рідкі радіоактивні відходи, проте дози опромінення від них набагато менші, ніж на інших стадіях ядерного паливного циклу.

Тепер ядерне паливо готове до використання в ядерному реакторі. Існує п'ять основних типів енергетичних реакторів: водо-водяні реактори з водою під тиском (Pressurised Water Reactor, PWR), водо-водяні реактори киплячі (Boiling Water Reactor, BWR), розроблені в США і найбільш поширені в даний час; реактори з газовим охолодженням, розроблені і застосовуються у Великий Британії та Франції; реактори з важкою водою, широко поширені в Канаді; водо-графітові канальні реактори, які експлуатуються тільки в СРСР. Крім реакторів цих п'яти типів в Європі та СРСР є також чотири реакторах на швидких нейтронах, які представляють собою ядерні реактори наступного покоління.

Величина радіоактивних викидів у різних реакторів коливається в широких межах: не тільки від одного типу реактора до іншого і не тільки для різних конструкцій реактора одного і того ж типу, але також і для двох різних реакторів одній конструкції. Викиди можуть істотно відрізнятися навіть для одного й того ж реактора в різні роки, тому що розрізняються обсяги поточних ремонтних робіт, під час яких і відбувається велика частина викидів.

Останнім часом спостерігається тенденція до зменшення кількості викидів із ядерних реакторів, незважаючи на збільшення потужності АЕС. Частково це пов'язано з технічними вдосконаленнями, частково - з введенням більш суворих заходів з радіаційного захисту.

У світовому масштабі приблизно 10% використаного на АЕС ядерного палива направляється на переробку для витягу урану і плутонію з метою повторного їх використання. Зараз є лише три заводи, де займаються такою переробкою в промисловому масштабі: у Маркуле і Ла-Аге (Франція) і Віндскейлі (Велика Британія). Самим «чистим» є завод у Маркуле, на якому здійснюється особливо суворий контроль, оскільки його стоки потрапляють у річку Рону. Відходи двох інших заводів потрапляють у море, причому завод у Віндскейлі є набагато більшим джерелом забруднення, хоча основна частина радіоактивних матеріалів потрапляє в навколишнє середовище не при переробці, а в результаті корозії ємностей, в яких ядерне паливо зберігається до переробки.

За період з 1975 по 1979 рік на кожен гігават·рік виробленої енергії рівень забруднень від заводу у Віндскейлі по β-активності приблизно в 3.5 рази, а по α-активності у 75 разів перевищував рівень забруднень від заводу в Ла-Аге (рисунок 4.13).

З тих пір ситуація на заводі у Віндскейлі значно покращилася, проте в перерахунку на одиницю переробленого ядерного пального це підприємство як і раніше залишається більш «брудним», ніж завод в Ла-Аге. Можна сподіватися, що в майбутньому витоки на переробних підприємствах будуть нижчими, ніж зараз. Існують проекти установок з дуже низьким рівнем витоку в воду і НКДАР взяв за модельну установку, будівництво якої планується у Віндскейлі.

До цих пір ми зовсім не торкалися проблем, пов'язаних з останньою стадією ядерного паливного циклу - захороненням високоактивних відходів АЕС. Ці проблеми знаходяться у віданні урядів відповідних країн. У деяких країнах ведуться дослідження із затвердіння відходів з метою подальшого їх захоронення в геологічно стабільних районах на суші, на дні океану або в розташованих під ними пластах. Передбачається, що поховані таким чином радіоактивні відходи не будуть джерелом опромінення населення в доступному для огляду майбутньому. НКДАР не оцінював очікуваних доз опромінення від таких відходів, проте в матеріалах за програмою «Міжнародна оцінка ядерного паливного циклу» за 1979 рік зроблена спроба передбачити долю радіоактивних матеріалів, захоронених під землею. Оцінки показали, що помітна кількість радіоактивних речовин досягне біосфери лише через 10⁵-10⁶ років.

Ядерний паливний цикл і дози, які отримують на різних його етапах обслуговуючий персонал і жителі прилеглих районів. Наведено типові очікувані колективні ефективні еквівалентні дози в люд·Зв на гігават·рік вироблюваної електроенергії.

За даними НКДАР, весь ядерний паливний цикл дає очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу опромінення за рахунок короткоживучих ізотопів близько 5.5 люд·Зв на кожен гігават·рік вироблюваної на АЕС електроенергії (рисунок 4.14). З них процес видобутку руди дає внесок 0.5 люд·Зв, її збагачення - 0.04 люд·Зв, виробництво ядерного палива - 0.002 люд·Зв, експлуатація ядерних реакторів - близько 4 люд·Зв (найбільший внесок) і, нарешті, процеси, пов'язані з регенерацією палива - 1 люд·Зв. Як вже зазначалося, дані по регенерації отримані з оцінок очікуваних витоків на заводах, які передбачається побудувати в майбутньому. Насправді ж для сучасних установок ці цифри в 10-20 разів вище, але ці установки переробляють лише 10% відпрацьованого ядерного палива, таким чином, наведена вище оцінка залишається справедливою.

90% всієї дози опромінення, зумовленої короткоживучими ізотопами, населення отримує протягом року після викиду, 98% - протягом 5 років. Майже вся доза припадає на людей, що живуть не далі кількох тисяч кілометрів від АЕС.

Ядерний паливний цикл супроводжується також утворенням великої кількості довгоживучих радіонуклідів, які поширюються по всій земній кулі. НКДАР оцінює колективну ефективну очікувану еквівалентну дозу опромінення такими ізотопами в 670 люд·Зв на кожен гігават·рік вироблюваної електроенергії, з яких на перші 500 років після викиду припадає менше 3%. Таким чином, від довгоживучих радіонуклідів все населення Землі одержує приблизно таку ж середньорічну дозу опромінення, як і населення, що живе поблизу АЕС, від короткоживучих радіонуклідів, при цьому довгоживучі ізотопи впливають протягом набагато тривалішого часу - 90% всієї дози населення отримає за час від тисячі до сотень мільйонів років після викиду. Отже, люди, що живуть поблизу АЕС, навіть при нормальній роботі реактора отримують всю дозу сповна від короткоживучих ізотопів і малу частину дози від довгоживучих.

Ці цифри не враховують внесок в опромінення від радіоактивних відходів, що утворюються в результаті переробки руди і від відпрацьованого палива. Є підстави вважати, що у найближчі кілька тисяч років внесок радіоактивних захоронень у загальну дозу опромінення буде залишатися дуже незначним, 0.1-1% від очікуваної колективної дози для всього населення. Однак радіоактивні відвали збагачувальних фабрик, якщо їх не ізолювати відповідним чином, без сумніву, створять серйозні проблеми. Якщо врахувати ці два додаткових джерела опромінення, то для населення Землі очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення за рахунок довгоживучих радіонуклідів складе близько 4 000 люд·Зв на кожен гігават·рік вироблюваної енергії.  Всі подібні оцінки, однак, неминуче виявляються орієнтованими, оскільки важко судити не тільки про майбутню технології переробки відходів, чисельності населення та місцях його проживання, а й про дозу, яка буде мати місце через 10 000 років. Тому НКДАР радить не надто покладатися на ці оцінки при прийнятті будь-яких рішень.

Річна колективна ефективна доза опромінення від усього ядерного циклу в 1980 році становила близько 500 люд·Зв. Очікується, що до 2000 року вона зросте до 10 000 люд·Зв, а до 2100 року-до 200 000 люд·Зв. Ці оцінки засновані на песимістичному припущенні, що нинішній рівень викидів збережеться і не будуть введені істотні технічні удосконалення. Але навіть і в цьому випадку середні дози будуть малі в порівнянні з дозами, що отримуються від природних джерел, - в 2100 році вони складуть лише 1% від природного фону.

Люди, що проживають поблизу ядерних реакторів, без сумніву, отримують набагато більші дози, ніж населення в середньому. Тим не менш у даний час ці дози звичайно не перевищують кількох відсотків природного радіаційного фону. Більш того, навіть доза, отримана людьми, що живуть біля заводу у Віндскейлі, у результаті викиду цезію-137 в 1979 році була, мабуть, менше ¹/₄ дози, отриманої ними від природних джерел за той же рік.

Всі наведені вище цифри, звичайно, отримані в припущенні, що ядерні реактори працюють нормально. Однак кількість радіоактивних речовин, що надійшли у навколишнє середовище при аваріях, може виявитися набагато більше. В одній з останніх доповідей НКДАР була зроблена спроба оцінити дози, отримані в результаті аварії в Тримайл-Айленді у 1979 році та у Віндскейлі в 1957 році. Виявилося, що викиди при аварії на АЕС у Тримайл-Айленді були незначними, однак, згідно з оцінками, в результаті аварії у Віндскейлі очікувана колективна ефективна еквівалентна доза склала 1 300 люд·Зв. Комітет, однак, вважає, що не можна прогнозувати рівень аварійних викидів на підставі аналізу наслідків цих двох аварій.

Професійне опромінення

Найбільші дози опромінення, джерелом якого є об'єкти атомної промисловості, отримують люди, які на них працюють. Професійні дози майже повсюдно є найбільшими з усіх видів доз.

Дози, отримані в ході виконання різних видів робіт на ядерних реакторах. Вказані середньорічні колективні дози (у люд·Гр), отримані в 1977-1979 роках персоналом, який обслуговує PWR і BWR в США.

Дози, одержувані медичними працівниками, і обсяг рентгенологічних обстежень. Рисунок дає уявлення про ефективність заходів щодо зниження професійного опромінення медпрацівників у різних країнах за допомогою такого показника, як середня ефективна еквівалентна доза опромінення медпрацівника, одержуваного ним за одне обстеження.

Спроби оцінити професійні дози ускладнюються двома обставинами: значним різноманітністю умов роботи і відсутністю необхідної інформації. Дози, які отримує персонал, що обслуговує ядерні реактори, так само як і види випромінення, сильно варіюють, а дозиметричні прилади рідко дають точну інформацію про значення доз; вони призначені лише для контролю за тим, щоб опромінення персоналу не перевищувало припустимий рівень.

Оцінки показують, що доза, яку отримують робочі уранових рудників і збагачувальних фабрик, складає в середньому 1 люд·Зв на кожен гігават·рік електроенергії. Приблизно 90% цієї дози припадає на частку рудників, причому персонал, що працює в шахтах, піддається більшому опроміненню. Колективна еквівалентна доза від заводів, на яких отримують ядерне паливо, також становить 1 люд·Зв на гігават·рік (рисунок 4.14).

Насправді ці цифри являють собою середні дані. Для ядерних реакторів індивідуальні відмінності ще більше. Наприклад, вимірювання, проведені в 1979 році, показують, що для водо-водяних реакторів з водою під тиском колективні дози на гігават·рік вироблюваної електроенергії розрізнялися в сотні разів. Для нових електростанцій в цілому характерні менші дози, ніж для старих. Найбільш типове значення середньорічної колективної ефективної еквівалентної дози для реакторів складає 10 люд·Зв на гігават·рік електроенергії.

Робітники, які виконують різні види робіт, отримують неоднакові дози (рисунок 4.15). Найбільші дози опромінення при ремонтних роботах - поточних або незапланованих, на які припадає 70% колективної дози для реакторів у США, причому іноді робочі зобов'язані виконувати цю особливо небезпечну роботу за контрактом. У США такі робочі отримують половину всієї колективної дози.

Великі дози отримують робочі збагачувальних фабрик у Віндскейлі і Ла-Аге, причому показники для цих двох заводів розрізняються. За 70-і роки середньорічна колективна доза на гігават·рік для фабрики у Віндскейлі дорівнювала 18 люд·Зв, тобто в три рази вище, ніж для заводу в Ла-Аге (рисунок 4.13). Однак для нових збагачувальних фабрик характерні істотно менші дози. За оцінками НКДАР в найближчому майбутньому відповідні величини складуть, мабуть, 10 люд·Зв на гігават·рік.

Дози, які отримують люди, зайняті науково-дослідною роботою в галузі ядерної фізики та енергетики, дуже сильно розрізняються для різних підприємств і різних країн. Колективна доза на одиницю отриманої електроенергії для різних країн може відрізнятися в 10 разів. У Японії і Швейцарії, наприклад, вона мала, а у Великий Британії - відносно висока. Розумна оцінка в середньому по всіх країнах складає ~ 5 люд·Зв на гігават·рік.

Всі ці величини додають до середньорічної колективної еквівалентній дозі менше 30 люд·Зв на кожен гігават·рік електроенергії, що за 1979 рік дає 2 000 люд·Зв. Це становить приблизно 0.03% дози, одержуваної від природних джерел.

Порівняння доз від різних техногенних джерел радіації. У наочній формі представлені дані за деякими джерелами опромінення, згадуваним в останніх двох розділах. Наведено значення річного приросту очікуваної еквівалентної дози в різні роки (у люд·Зв).

Річні колективні ефективні еквівалентні дози від ряду інших джерел. Показано також прогнозоване збільшення колективної дози опромінення у зв'язку з розвитком атомної енергетики в наступні 200 років.

У досить примітивних умовах (наприклад, безпосередньо на будівельних майданчиках) часто працюють і установки промислової дефектоскопії. Вважається, що робітники, які обслуговують ці установки, піддаються найбільшому опроміненню, хоча довести це не так просто. В усякому разі, безсумнівно, що вони можуть отримати надмірні дози при роботі на несправних установках.

Ця оцінка, що поширює колективну професійну дозу на все населення, не відображає того факту, що люди, які працюють на підприємствах атомної енергетики, отримують за родом своєї діяльності велику дозу, ніж від природних джерел. При цьому найвищі середні дози - в шість разів вище природного фону - завжди отримували робочі підземних уранових рудників, але зараз такі ж дози характерні і для робітників заводу у Віндскейлі. При розробках відкритих родовищ, на заводі в Ла-Аге, а також на АЕС із PWR, BWR і HWR персонал отримує професійну середню дозу, вдвічі більшу, ніж від природних джерел. І тільки персонал АЕС, в яких застосовуються реактори з газовим охолодженням, і працівники заводів з виробництва ядерного палива отримують додаткові середні дози, приблизно рівні доз від природних джерел. Зрозуміло, що середні оцінки професійних доз не відображають великий розкид індивідуальних доз.

Звичайно, професійні дози отримують не тільки робітники підприємств атомної промисловості. Опроміненню піддаються і працівники звичайних промислових підприємств, а також медичний персонал. Останні становлять численну групу (принаймні 100 000 чоловік в США, ще більше в Японії і ФРН), отримуючи в середньому відносно невеликі дози (рисунок 4.16). Для стоматологів середньорічні дози опромінення ще менше. Загалом вважається, що внесок дози, одержуваної медичним персоналом, які займаються радіологічними обстеженнями, в колективну еквівалентну дозу населення в країнах з високим рівнем медичного обслуговування складає близько 1 люд·Зв на мільйон жителів.

У промислово розвинених країнах опромінення персоналу звичайних промислових підприємств дає внесок у річну колективну дозу додатково 0.5 люд·Зв на мільйон жителів. Мабуть, опроміненню піддаються багато тисяч робітників, але про це є мало відомостей. Втім, кількість людей, які отримують досить високі середньорічні дози (тих, наприклад, хто бере участь у виробництві люмінофорів з використанням радіоактивних матеріалів), порівняно невелика.

Деякі працівники піддаються впливу більш високих доз природної радіації. Найбільшу групу таких працівників становлять екіпажі літаків. Польоти здійснюються на великій висоті і це призводить до збільшення дози через дію космічних променів. Приблизно 70 000 членів екіпажів в США і 20 000 – у Великий Британії отримують додатково 1-2 мЗв на рік.

Внизу, під землею, підвищені дози отримують шахтарі, що добувають кам'яне вугілля, залізну руду і т. д. Індивідуальні дози сильно розрізняються, а при деяких видах підземних робіт (крім роботи в кам'яновугільних шахтах) ці дози можуть бути навіть вище, ніж в уранових рудниках. Дуже високі дози - більше 300 мЗв на рік, що в 6 разів вище міжнародного стандарту, прийнятого для працівників атомної промисловості, - отримує персонал курортів, де застосовуються радонові ванни і куди люди їдуть, щоб поправити своє здоров'я.

Інші джерела опромінення

На закінчення слід зазначити, що джерелом опромінення є і багато загальновживаних предметів, що містять радіоактивні речовини.

Чи не найбільш поширеним джерелом опромінення є годинник зі світловим циферблатом. Вони дають річну дозу, в 4 рази більшу за ту, що обумовлена витоками на АЕС. Таку ж колективну ефективну еквівалентну дозу одержують працівники підприємств атомної промисловості й екіпажі авіалайнерів (рисунок 4.18).

Зазвичай при виготовленні таких годинників використовують радій, що призводить до опромінення всього організму, хоча на відстані 1 м від циферблату випромінення в 10 000 разів слабкіше, ніж на відстані 1 см. Зараз намагаються замінити радій тритієм або прометій-147, які призводять до істотно меншого опромінення. До кінця 70-х років у населення Великої Британії все ще знаходилися в користуванні 800 000 годинників з циферблатом, що містить радій. У 1967 році були опубліковані відповідні міжнародні стандарти, і тим не менше годиники, випущені раніше, все ще перебувають у вжитку. Радіоактивні ізотопи використовуються також у інших приладах, що світяться: у покажчиках входу-виходу, компасах, телефонних дисках, прицілах тощо.

У США продаються антистатичні щітки для видалення пилу з пластинок і фотоприладдя, дія яких заснована на випромінені α-частинок. У 1975 році Національна рада Великої Британії з радіаційного захисту повідомила, що за деяких обставин вони можуть виявитися шкідливими.

Принцип дії багатьох детекторів диму також заснований на використанні α-випромінення. До кінця 1980 року в США було встановлено більше 26 млн. таких детекторів, що містять америцій-241, однак за правильної експлуатації вони повинні давати незначну дозу опромінення. Радіонукліди застосовують у дроселях флуоресцентних світильників і в інших електроприладах і пристроях. У середині 70-х років в одній тільки Західній Німеччині в експлуатації знаходилося майже 100 млн. таких приладів, які, втім, не приводять до помітного опромінення, принаймні, якщо вони справні.

При виготовленні особливо тонких оптичних лінз застосовується торій, який може призвести до істотного опроміненню кришталика ока. Для додання блиску штучним зубам широко використовують уран, який може служити джерелом опромінення тканин порожнини рота. Національна рада Великої Британії з радіаційного захисту рекомендувала припинити використання урану для цієї мети, а в США і ФРН, де виробляється велика частина зубної порцеляни, була встановлена його гранична концентрація. Радіоактивні речовини в цих випадках застосовують з чисто естетичною метою, тому опромінення тут абсолютно невиправдано.

Джерелами рентгенівського випромінення є кольорові телевізори, проте при правильному налаштуванні і експлуатації дози опромінення від сучасних їх моделей незначні. Рентгенівські апарати для перевірки багажу пасажирів в аеропортах також практично не викликають опромінення авіапасажирів. Ретельні обстеження, проведені на початку 70-х років, показали, що в багатьох школах США і Канади використовувалися рентгенівські трубки, які могли служити досить потужним джерелом радіації, причому більшість вчителів мали слабке уявлення про радіаційний захист.

Радіація по самій своїй природі шкідлива для життя. Малі дози опромінення можуть «запустити» не до кінця ще встановлений ланцюг подій, що приводить до раку або до генетичних ушкоджень (рисунок 5.1). При великих дозах радіація може руйнувати клітини, пошкоджувати тканини органів і стати причиною швидкої загибелі організму.

	5.1. ДІЯ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЕННЯ НА ТКАНИНИ ОРГАНІЗМУ
	Заряджені частинки. Проникаючи в тканини організму альфа-і бета-частинки втрачають енергію внаслідок електричної взаємодії з електронами тих атомів, поблизу яких вони проходять. (Гамма-випромінення й рентгенівські промені передають свою енергію речовині декількома способами, які зрештою також приводять до електричної взаємодії.)
	Електрична взаємодія. За час порядку десяти трильйонних секунди після того, як проникаюче випромінення досягне відповідного атома в тканині організму, від цього атома відривається електрон. Останній заряджений негативно, тому інша частина початково нейтрального атома стає позитивно зарядженою. Цей процес називається іонізацією. Відірвавшись електрон може далі іонізувати інші атоми.
	Фізико-хімічні зміни. І вільний електрон, і іонізований атом звичайно не можуть довго перебувати в такому стані і протягом наступних десяти мільярдних часток секунди беруть участь у складному ланцюзі реакцій, в результаті яких утворюються нові молекули, включаючи й такі надзвичайно реакційноздатні, як "вільні радикали".
	Хімічні зміни. Протягом наступних мільйонних часток секунди утворені вільні радикали реагують як один з одним, так і з іншими молекулами і через ланцюжок ще не вивчених до кінця реакцій можуть викликати хімічну модифікацію важливих у біологічному відношенні молекул, які необхідні для нормального функціонування клітини.
	Біологічні ефекти. Біохімічні зміни можуть відбутися як через кілька секунд, так і через десятиліття після опромінення і стати причиною негайної загибелі клітин або таких змін до них, які можуть призвести до раку.

Ушкодження, викликані великими дозами опромінення, звичайно проявляються протягом декількох годин або днів. Ракові захворювання, проте, проявляються через багато років після опромінення - як правило, не раніше ніж через одне-два десятиліття. А вроджені вади розвитку та інші спадкові хвороби, викликані ушкодженням генетичного апарату, за визначенням проявляються лише в наступному або подальших поколіннях: це діти, онуки та більш віддалені нащадки індивідуума, який зазнав опромінення.

У той час як ідентифікація («гострих») наслідків, що швидко виявляються, від дії великих доз опромінення не складає труднощів, виявити віддалені наслідки від малих доз опромінення майже завжди видається дуже важко. Частково це пояснюється тим, що для їхнього прояву повинне пройти дуже багато часу. Але навіть і виявивши якісь ефекти, потрібно ще довести, що вони пояснюються дією радіації, оскільки і рак, і пошкодження генетичного апарату можуть бути викликані не тільки радіацією, але і безліччю інших причин.

Щоб викликати гостре ураження організму, дози опромінення повинні перевищувати певний рівень, але немає ніяких підстав вважати, що це правило діє у випадку таких наслідків, як рак або пошкодження генетичного апарату. Принаймні теоретично для цього достатньо найменшої дози. Однак у той же самий час ніяка доза опромінення не приводить до цих наслідків у всіх випадках. Навіть при відносно великих дозах опромінення далеко не всі люди приречені на ці хвороби: діючі в організмі людини репараційні механізми звичайно ліквідують всі пошкодження. Точно так само будь-яка людина, що піддалася дії радіації, зовсім не обов'язково повинна захворіти на рак або стати носієм спадкових хвороб; однак імовірність або ризик настання таких наслідків у нього більше, ніж у людини, яка не була опромінена. І ризик цей тим більший, що більша доза опромінення.

НКДАР ООН намагається встановити з усією можливою достовірністю, якому додатковому ризику піддаються люди при різних дозах опромінення. Ймовірно, у сфері вивчення дії радіації на людину і навколишнє середовище було проведено більше досліджень, ніж при вивченні будь-якого іншого джерела підвищеної небезпеки. Однак, що віддаленіший ефект і менша доза, тим менше корисних відомостей, що ми маємо на сьогоднішній день.

Гостре ураження

У своїй останній доповіді НКДАР ООН вперше за 20 років опублікував докладний огляд відомостей, що відносяться до гострого ураження організму людини, яке відбувається при великих дозах опромінення. Взагалі кажучи, радіація надає подібну дію, лише починаючи з деякої мінімальної, або «порогової», дози опромінення.

Велика кількість відомостей була отримана при аналізі результатів застосування променевої терапії для лікування раку. Багаторічний досвід дозволив медикам отримати велику інформацію про реакцію тканин людини на опромінення. Ця реакція для різних органів і тканин виявилася неоднаковою, причому розходження дуже великі (рисунок 5.3). Величина ж дози, що визначає тяжкість ураження організму, залежить від того, чи отримує її організм відразу або в кілька прийомів. Більшість органів встигає в тій чи іншій мірі залікувати радіаційні пошкодження і тому краще переносить серію дрібних доз, ніж ту ж сумарну дозу опромінення, отриману за один прийом.

Зрозуміло, якщо доза опромінення досить велика, опромінена людина загине. У всякому разі, дуже великі дози опромінення порядку 100 Гр викликають настільки серйозне ураження центральної нервової системи, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або днів (рисунок 5.2). При дозах опромінення від 10 до 50 Гр при опроміненні всього тіла поразка ЦНС може виявитися не настільки серйозним, щоб привести до летального результату, однак опромінена людина найвірогідніше все ж таки помре через один-два тижні від крововиливів у шлунково-кишковому тракті. При ще менших дозах може не відбутися серйозних ушкоджень шлунково-кишкового тракту або організм з ними впорається, і тим не менш смерть може настати через один-два місяці з моменту опромінення головним чином через руйнування клітин червоного кісткового мозку-головного компонента кровотворної системи організму: від дози у 3-5 Гр при опроміненні всього тіла вмирає приблизно половина всіх опромінених.

На діаграмі, що взята з роботи P. Rubin, GW Casarett in Clinical Radiation Pathology (Saunders, Philadelphia, 1968) і представлена тут у дещо модифікованому вигляді, вказані «допустимі» дози опромінення при променевій терапії, тобто такі дози, які пацієнт без особливої шкоди для себе може отримати за п'ять сеансів протягом тижня. Визначення «допустимі» або «без особливої шкоди для себе» належить авторам, а не комітету; більше повна таблиця результатів, отриманих цими авторами, наведена в доповіді НКДАР ООН за 1982 рік. Діаграма дає приблизне уявлення про те, наскільки різниться чутливість до опромінення різних органів і тканин організму людини.

Таким чином, в цьому діапазоні доз опромінення великі дози відрізняються від менших лише тим, що смерть у першому випадку настає раніше, а в другому - пізніше. Зрозуміло, найчастіше людина вмирає в результаті одночасної дії всіх вказаних наслідків опромінення. Дослідження в цій галузі необхідні, оскільки отримані дані потрібні для оцінки наслідків ядерної війни і дії великих доз опромінення при аваріях ядерних установок і пристроїв.

Червоний кістковий мозок та інші елементи кровотворної системи найбільш уразливі при опроміненні та втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах опромінення 0.5-1 Гр. На щастя, вони мають також чудову здатність до регенерації і якщо доза опромінення не настільки велика, щоб викликати пошкодження усіх клітин, кровотворна система може повністю відновити свої функції.  Якщо ж опроміненню піддалося не все тіло, а якась його частина, то уцілілих клітин мозку буває достатньо для повного заміщення пошкоджених клітин.

Репродуктивні органи та очі також відрізняються підвищеною чутливістю до опромінення. Одноразове опромінення сім’яників при дозі всього лише в 0.1 Гр призводить до тимчасової стерильності чоловіків, а дози понад двох греїв можуть призвести до постійної стерильності: лише через багато років сім'яники зможуть знову продукувати повноцінну сперму. Мабуть, сім'яники є єдиним винятком із загального правила: сумарна доза опромінення, отримана в кілька прийомів, для них більш (а не менш) небезпечна, ніж та ж доза, отримана одноразово. Яєчники набагато менш чутливі до дії радіації, принаймні у дорослих жінок. Але одноразова доза > 3 Гр все ж призводить до їх стерильності, хоча ще більші дози при дробовому опроміненні ніяк не позначаються на здатності до дітородіння.

Найбільш вразливою для радіації частиною ока є кришталик. Загиблі клітини стають непрозорими, а розростання помутнілих ділянок призводить спочатку до катаракти, а потім і до повної сліпоти. Що більша доза, тим більша втрата зору.  Помутнілі ділянки можуть утворитися при дозах опромінення 2 Гр і менше. Більш важка форма ураження очей - прогресуюча катаракта - спостерігається при дозах близько 5 Гр. Показано, що навіть пов'язане з рядом робіт професійне опромінення шкідливо для очей: дози від 0.5 до 2 Гр, отримані протягом 10-20 років, призводять до збільшення щільності і помутніння кришталика.

Діти також украй чутливі до дії радіації. Відносно невеликі дози при опроміненні хрящової тканини можуть уповільнити або зовсім зупинити у них ріст кісток, що призводить до аномалій розвитку скелета. Що менше вік дитини, тим сильніше пригнічується ріст кісток. Сумарної дози порядку 10 Гр, отриманої протягом декількох тижнів при щоденному опроміненні, буває достатньо, щоб викликати деякі аномалії розвитку кістяка. Мабуть, для такої дії радіації не існує ніякого граничного ефекту. Виявилося також, що опромінення мозку дитини при променевій терапії може викликати зміни в його характері, призвести до втрати пам'яті, а у дуже маленьких дітей навіть до недоумства й ідіотії. Кістки і мозок дорослої людини здатні витримувати набагато більші дози.

Вкрай чутливий до дії радіації і мозок плоду, особливо якщо мати піддається опроміненню між восьмим і п'ятнадцятим тижнями вагітності. У цей період у плода формується кора головного мозку й існує великий ризик того, що в результаті опромінення матері (наприклад, рентгенівськими променями) народиться розумово відстала дитина. Саме таким чином постраждали приблизно 30 дітей, опромінених в період внутрішньоутробного розвитку під час атомних бомбардувань Хіросіми і Нагасакі. Хоча індивідуальний ризик при цьому великий, а наслідки доставляють особливо багато страждань, число жінок, що знаходяться на цій стадії вагітності, в будь-який момент часу складає лише невелику частину всього населення. Це, однак, найбільш серйозний за своїми наслідками ефект з усіх відомих ефектів опромінення плоду людини, хоча після опромінення плодів і ембріонів тварин у період їхнього внутрішньоутробного розвитку було виявлено чимало інших серйозних наслідків, включаючи вади розвитку, недорозвиненість і летальний кінець.

Більшість тканин дорослої людини відносно мало чутливі до дії радіації. Нирки витримують сумарну дозу близько 23 Гр, отриману протягом п'яти тижнів, без особливої для себе шкоди, печінка - щонайменше 40 Гр за місяць, сечовий міхур - щонайменше 55 Гр за чотири тижні, а зріла хрящова тканина - до 70 Гр. Легені - надзвичайно складний орган - набагато більш уразливі, а в кровоносних судинах незначні, але, можливо, істотні зміни можуть відбуватися вже при відносно невеликих дозах.

Звичайно, опромінення в терапевтичних дозах, як і будь-яке інше опромінення, може викликати захворювання на рак у майбутньому або призвести до несприятливих генетичним наслідків. Опромінення у терапевтичних дозах, однак, застосовують звичайно для лікування раку, коли людина смертельно хворий, а оскільки пацієнти в середньому досить літні люди, ймовірність того, що вони будуть мати дітей, також відносно мала.  Однак далеко не так просто оцінити, наскільки це великий ризик при набагато менших дозах опромінення, які люди отримують в своєму повсякденному житті і на роботі, і на цей рахунок існують різні думки серед громадськості.

Рак

Рак - найбільш серйозне з усіх наслідків опромінення людини при малих дозах, принаймні безпосередньо для тих людей, які зазнали опромінення. У дійсності, масштабні обстеження, що охопили близько 100 000 чоловік, які пережили атомні бомбардування Хіросіми і Нагасакі в 1945 році, показали, що поки рак є єдиною причиною підвищеної смертності в цій групі населення.

Оцінки НКДАР ООН ризику захворювання на рак в значній мірі спираються на результати обстеження людей, які пережили атомне бомбардування. Комітет використовує й інші матеріали, в тому числі відомості про частоту захворювання раком серед жителів островів у Тихому океані, на яких відбулося випадання радіоактивних опадів після ядерних випробувань в 1954 році, серед робітників уранових рудників і серед осіб, які пройшли курс променевої терапії. Але матеріали по Хіросімі і Нагасакі - це єдине джерело відомостей, що відображає результати ретельного обстеження протягом більше 30 років численної групи людей різного віку, які зазнали більш-менш рівномірному опроміненню всього тіла.

Відносна середньостатистична вірогідність захворювання на рак після отримання одноразової дози в один рад (= 0.01 Гр) при рівномірному опроміненні всього тіла. На графіку, побудованому на підставі результатів обстеження людей, які пережили атомне бомбардування, показано орієнтовний час появи злоякісних пухлин з моменту опромінення. З графіка випливає, що перш за все після дворічного прихованого періоду розвиваються лейкози, досягаючи максимальної частоти через шість-сім років, потім частота плавно зменшується і через 25 років стає практично рівною нулю. Солідні (суцільні) пухлини починають розвиватися через 10 років після опромінення, але дослідники не мають у своєму розпорядженні поки достатньою інформації, що дозволяє побудувати всю криву. Рисунок взятий зі статті W. К. Sinclair in the proceedings of the Twentieth Annual Meeting of the National Council on Radiation Protection and Measurement, April 4-5, 1984.

Незважаючи на всі ці дослідження, оцінка ймовірності захворювання людей на рак в результаті опромінення не цілком надійна. Є маса корисних відомостей, отриманих при експериментах на тваринах, однак, незважаючи на їх очевидну користь, вони не можуть повною мірою замінити відомостей про дію радіації на людину. Для того щоб оцінка ризику захворювання на рак для людини була досить надійна, отримані в результаті обстеження людей відомості повинні задовольняти цілий ряд умов. Повинна бути відома величина поглиненої дози. випромінення має рівномірно потрапляти на все тіло або принаймні на ту його частину, яка вивчається в даний момент. Опромінене населення повинно проходити обстеження регулярно протягом десятиліть, щоб встигли проявитися всі види ракових захворювань. Діагностика повинна бути досить якісною, що дозволяє виявити всі випадки ракових захворювань. Дуже важливо також мати хорошу «контрольну» групу людей, яку можна порівняти в усіх відношеннях (крім самого факту опромінення) з групою осіб, за якою ведеться спостереження, щоб з'ясувати частоту захворювання раком у відсутність опромінення. І обидві ці популяції повинні бути досить численні, щоб отримані дані були статистично достовірні. Жоден з наявних матеріалів не задовольняє повністю всім цим вимогам.

Ще більш принципова невизначеність полягає в тому, що майже всі дані про частоту захворювання раком в результаті опромінення отримані при обстеженні людей, що отримали відносно великі дози опромінення - 1 Гр і більше. Є дуже небагато відомостей про наслідки опромінення при дозах, пов'язаних з деякими професіями, і зовсім відсутні прямі дані про дію доз опромінення, одержуваних населенням Землі в повсякденному житті. Тому немає ніякої альтернативи такому способу оцінки ризику населення при малих дозах опромінення, як екстраполяція оцінок ризику при великих дозах (вже не цілком надійних) в область малих доз опромінення.

НКДАР ООН, так само як і інші установи, що займаються дослідженнями в цій області, у своїх оцінках спирається на два основних допущення, які поки що цілком узгоджуються з усіма наявними даними. Відповідно до першого припущення, не існує ніякої порогової дози, за якої відсутній ризик захворювання на рак. Будь-яка як завгодно мала доза збільшує ймовірність захворювання на рак для людини, яка отримала цю дозу, і будь-яка додаткова доза опромінення ще більш збільшує цю ймовірність. Друге припущення полягає в тому, що ймовірність, або ризик, захворювання зростає прямо пропорційно дозі опромінення: при подвоєнні дози ризик подвоюється, при отриманні трикратної дози - потроюється і т.д. (рисунок 5.5). НКДАР вважає, що при такому допущенні можлива переоцінка ризиків у сфері малих доз, але навряд чи можлива його недооцінка. На такий завідомо недосконалій, але зручній основі і будуються всі приблизні оцінки ризику захворювання на різні види раку при опроміненні.

Згідно з наявними даними, першими в групі ракових захворювань, що вражають населення у результаті опромінення, стоять лейкози (рисунок 5.4). Вони викликають загибель людей в середньому через 10 років з моменту опромінення - набагато раніше, ніж інші види ракових захворювань.

Різні варіанти кривих доза - ефект для людини. Ми приблизно знаємо, яка ймовірність захворювання на рак при отриманні людиною еквівалентної дози в 1 Гр, в результаті обстеження людей, що залишилися в живих після атомних бомбардувань і інших опромінених груп населення. Ми знаємо також, що радіаційна небезпека при повній відсутності опромінення, якщо б таке було можливо, дорівнює нулю. Але нам мало що відомо про дію проміжних доз, тому ми повинні спробувати екстраполювати відомі оцінки ризику при великих дозах опромінення в область малих доз.

На кресленні показані три способи такої екстраполяції.

У загальному випадку всі можливі види залежностей на ділянці 0-1 Гр можна умовно віднести до одного з трьох типів (якщо слідом за НКДАР вважати, що не існує порогової дози і, отже, будь-яке збільшення дози, як би мало воно не було, потягне за собою збільшення вірогідності захворювання на рак).

Один тип залежності (А) являє собою пряму; це означає, що ймовірність захворювання збільшується всюди прямо пропорційно дозі опромінення.

Другий тип залежності (Б) представлений опуклою кривою і припускає, що зі збільшенням дози ймовірність захворювання швидко зростає при малих дозах і повільніше при великих.

Третій тип залежності (В) представлений увігнутою кривою і припускає, що зі збільшенням дози ймовірність захворювання зростає повільніше при малих дозах, ніж при великих. НКДАР та інші установи користуються допущенням про лінійної залежності ймовірності захворювання від дози, тобто залежністю типу (А).

Смертність від лейкозів серед тих, хто пережив атомні бомбардування Хіросіми і Нагасакі, стала різко знижуватися після 1970 року; мабуть, данина лейкозам в цьому випадку сплачена майже повністю. Таким чином, оцінка ймовірності померти від лейкозу в результаті опромінення більш надійна, ніж аналогічні оцінки для інших видів ракових захворювань. Згідно з оцінками НКДАР ООН, при дозі опромінення в 1 Гр в середньому дві людини з тисячі помруть від лейкозів. Інакше кажучи, якщо хто-небудь отримає дозу 1 Гр при опроміненні всього тіла, при якому страждають клітини червоного кісткового мозку, то існує один шанс із 500, що ця людина помре в подальшому від лейкозу.

Найпоширенішими видами раку, викликаними дією радіації, виявилися рак молочної залози та рак щитовидної залози. За оцінками НКДАР, приблизно у десяти чоловік з тисячі опромінених відзначається рак щитовидної залози, а у десяти жінок з тисячі - рак молочної залози (у розрахунку на кожен грей індивідуальної поглиненої дози).

Однак обидва різновиди раку в принципі виліковні, а смертність від раку щитовидної залози особливо низька. Тому лише п'ять жінок із тисячі, мабуть, помруть від раку молочної залози на кожен грей опромінення і лише одна людина з тисячі опромінених, мабуть, помре від раку щитовидної залози.

Рак легенів, навпаки, - нещадний вбивця. Він теж належить до поширених різновидів ракових захворювань серед опромінених груп населення. На додаток до даних обстеження осіб, які пережили атомні бомбардування Хіросіми і Нагасакі, були отримані відомості про частоту захворювання раком легенів серед шахтарів уранових рудників у Канаді, Чехословаччині та США. Цікаво, однак, що оцінки, отримані в обох випадках, значно розходяться: навіть беручи до уваги різний характер опромінення, ймовірність захворіти на рак легенів на кожну одиницю дози опромінення для шахтарів уранових рудників опинилася в 4-7 разів вище, ніж для людей, які пережили атомну бомбардування. НКДАР розглянув кілька можливих причин такої розбіжності, серед яких не останню роль відіграє той факт, що шахтарі в середньому старші, ніж населення японських міст в момент опромінення. Згідно з поточними оцінками комітету, з групи людей у тисячу чоловік, вік яких в момент опромінення перевищує 35 років, мабуть, п'ятеро людей помруть від раку легенів у розрахунку на кожний грей середньої індивідуальної дози опромінення, але лише половина цієї кількості - в групі, складається з представників всіх вікових груп. Цифра «п'ять» - це нижня оцінка смертності від раку легенів серед шахтарів уранових рудників.

Рак інших органів і тканин, як виявилося, зустрічається серед опромінених груп населення рідше. Згідно з оцінками НКДАР, ймовірність померти від раку шлунка, печінки або товстої кишки становить приблизно всього лише ¹/_1 000 на кожен грей середньої індивідуальної дози опромінення, а ризик виникнення раку кісткових тканин, стравоходу, тонкої кишки, сечового міхура, підшлункової залози, прямої кишки і лімфатичних тканин ще менше і складає приблизно від 0.2 до 0.5 на кожну тисячу і на кожен грей середньої індивідуальної дози опромінення.

Діти більш чутливі до опромінення, ніж дорослі, а при опроміненні плоду ризик захворювання на рак, мабуть, ще більше. У деяких роботах дійсно повідомлялося, що дитяча смертність від раку більше серед тих дітей, матері яких в період вагітності зазнали впливу рентгенівських променів, однак НКДАР поки не переконаний, що причина встановлена вірно.

Серед дітей, опромінених в період внутрішньоутробного розвитку в Хіросімі і Нагасакі, також поки не виявлено підвищену схильність до захворювання на рак.

Смертність від раку органів дихання як функція дози опромінення, зумовленої дочірніми продуктами радіоактивного розпаду радону, для трьох груп робітників уранових рудників: серед запеклих курців, які викурюють більше 20 сигарет на день (крива А), серед «помірних» курців, які викурюють менше 20 сигарет в день (крива Б), і серед некурящих (крива В).

Взагалі кажучи, є ще ряд розбіжностей між даними по Японії та іншими джерелами. Крім зазначених вище суперечностей в оцінці ризику захворювання на рак легенів є істотні розбіжності як по раку молочної залози, так і по раку щитовидної залози. І в тому і в іншому випадку дані по Японії дають значно нижчу частоту захворювання раком, ніж інші джерела; в обох випадках НКДАР прийняв як оцінок великі значення. Зазначені суперечності зайвий раз підкреслюють труднощі отримання оцінок в області малих доз на підставі відомостей, що відносяться до великих доз і отриманих з дуже обмеженого числа джерел. Труднощі отримання більш-менш надійних оцінок ризику ще більше зростає через невизначеність в оцінці доз, які були отримані людьми, що пережили атомне бомбардування. Нові відомості з інших джерел фактично поставили під сумнів правильність колишніх розрахунків поглинених доз в Японії, і всі вони зараз перевіряються заново.

Оскільки отримання оцінок пов'язано з такими труднощами, то не дивно, що немає єдиної думки з питання про те, наскільки великий ризик захворювання на рак при малих дозах опромінення. У цій галузі необхідні подальші дослідження. Особливо корисно. Було б провести обстеження людей, які отримують дози, характерні для ряду професій і умов навколишнього середовища. На жаль, що менша доза, тим важче отримати статистично достовірний результат. Підраховано, наприклад, що якщо оцінки НКДАР більш-менш вірні, то при визначенні частот захворювання по всіх видах раку серед персоналу підприємств ядерного паливного циклу, які отримують середню індивідуальну дозу близько 0.01 Гр на рік, для отримання значимого результату буде потрібно кілька мільйонів людино-років. А отримати значущий результат при обстеженні людей, на яких діє лише радіаційний фон від навколишнього середовища, було б набагато важче.

Є ряд питань ще більш складних, які потребують вивчення. Радіація, наприклад, може в принципі завдавати дії на різні хімічні і біологічні агенти, що може приводити в якихось випадках до додаткового збільшення частоти захворювання на рак.

Очевидно, що це питання надзвичайно важливе, тому що радіація присутня скрізь, а в сучасному житті багато різноманітних агентів, які можуть з нею взаємодіяти. НКДАР ООН провів попередній аналіз даних, що охоплює велике число таких агентів. Щодо деяких з них виникли деякі підозри, але серйозні докази були отримані лише для одного з них: тютюнового диму. Виявилося, що шахтарі уранових рудників з числа тих, що палять хворіють на рак частіше (рисунок 5.6). В інших випадках даних явно недостатньо і необхідні подальші дослідження.

Давно висловлювалися припущення, що опромінення, можливо, прискорює процес старіння і таким чином зменшує тривалість життя. НКДАР ООН розглянув недавно всі дані на користь такої гіпотези, але не знайшов досить переконливих доказів, які підтверджують її, як для людини, так і для тварин, принаймні при помірних і малих дозах, одержуваних при хронічному опроміненні. Опромінені групи людей дійсно мають меншу тривалість життя, але у всіх відомих випадках це цілком пояснюється більшою частотою ракових захворювань.

Генетичні наслідки опромінення

Вивчення генетичних наслідків опромінення пов'язано з ще більшими труднощами, ніж у випадку раку. По-перше, дуже мало відомо про те, які ушкодження виникають у генетичному апараті людини при опроміненні; по-друге, повне виявлення всіх спадкоємних дефектів відбувається лише протягом багатьох поколінь, і, по-третє, як і у випадку раку, ці дефекти неможливо відрізнити від тих, які виникли зовсім з інших причин.

Близько 10% всіх живих новонароджених мають ті або інші генетичні дефекти (рисунок 5.7), починаючи від необтяжливих фізичних недоліків типу дальтонізму і кінчаючи такими важкими станами, як синдром Дауна, хорея Гентінгтона й різні пороки розвитку. Багато хто з ембріонів і плодів з важкими спадкоємними порушеннями не доживають до народження; згідно з наявними даними, близько половини всіх випадків спонтанного аборту пов'язані з аномаліями в генетичному матеріалі. Але навіть якщо діти із спадковими дефектами народжуються живими, імовірність для них дожити до свого першого дня народження в п'ять разів менше, ніж для нормальних дітей.

Хоча спадкові дефекти і так зустрічаються досить часто, всяке додаткове опромінення може ще більше збільшити частоту їх появи. Діаграми на рисунку показують поточні оцінки частоти народження дітей із серйозними спадковими дефектами в популяції всього населення Землі (зрозуміло, ці оцінки враховують і вплив природного радіаційного фону), а також оцінки НКДАР ООН ймовірного приросту частоти народження дітей з аналогічними дефектами при отриманні поколінням батьків додаткової індивідуальної дози опромінення в 1 Гр. Оцінки НКДАР ООН приросту вірогідною частоти народження дітей із серйозними спадковими дефектами наведені для двох випадків: 1) при опроміненні лише одного покоління батьків і 2) при постійному опроміненні багатьох поколінь при тій же потужності опромінення. Цифри на рисунку відповідають частоті народження дітей з серйозними генетичними дефектами зазначеного типу (у розрахунку на один мільйон новонароджених).

Генетичні порушення можна віднести до двох основних типів: хромосомні аберації, що включають зміни числа або структури хромосом, і мутації в самих генах. Генні мутації підрозділяються далі на домінантні (які виявляються відразу в першому поколінні) і рецесивні (які можуть проявитися лише в тому випадку, якщо в обох батьків мутантним є один і той же ген; такі мутації можуть не проявитися протягом багатьох поколінь або не виявитися взагалі). Обидва типи аномалій можуть привести до спадкових захворювань у наступних поколіннях, а можуть і не проявитися взагалі. Оцінки НКДАР ООН стосуються лише випадків важкої спадкової патології.

Серед більш ніж 27 000 дітей, батьки яких отримали відносно великі дози під час атомних бомбардувань Хіросіми і Нагасакі, були виявлені лише дві ймовірні мутації, а серед приблизно такого ж числа дітей, батьки яких отримали менші дози, не відзначено жодного такого випадку. Серед дітей, батьки яких були опромінені в результаті вибуху атомної бомби, не було також виявлено статистично достовірного приросту частоти хромосомних аномалій. І хоча в матеріалах деяких обстежень міститься висновок про те, що в опромінених батьків більше шансів народити дитину із синдромом Дауна, інші дослідження цього не підтверджують.

Дещо насторожує повідомлення про те, що у людей, які одержують невеликі надлишкові дози опромінення, дійсно спостерігається підвищений вміст клітин крові з хромосомними порушеннями. Цей феномен при надзвичайно низькому рівні опромінення був відзначений у жителів курортного містечка Бадгастайн в Австрії і там же серед медичного персоналу, що обслуговує радонові джерела з цілющими, як вважають, властивостями. Серед персоналу АЕС у ФРН, Великий Британії і США, який отримує дози, що не перевищують гранично допустимого, згідно з міжнародними стандартами, рівня, також виявлено хромосомні аномалії. Але біологічне значення таких ушкоджень і їхній вплив на здоров'я людини поки що не з'ясовані.

Оскільки немає ніяких інших відомостей, доводиться оцінювати ризик появи спадкових дефектів у людини, ґрунтуючись на результатах, отриманих в численних експериментах на тваринах. При оцінці ризику появи спадкових дефектів у людини НКДАР використовує два підходи. При одному підході намагаються визначити безпосередній ефект даної дози опромінення, при іншому намагаються визначити дозу, при якій подвоюється частота появи нащадків з тією чи іншою різновидом спадкових дефектів в порівнянні з нормальними радіаційними умовами.

Згідно з оцінками, отриманими при першому підході, доза в 1 Гр, отримана при низькому рівні радіації тільки особами чоловічої статі, індукує поява від 1 000 до 2 000 мутацій, що призводять до серйозних наслідків, і від 30 до 1 000 хромосомних аберацій на кожен мільйон живих немовлят.

Оцінки, отримані для особин жіночої статі, набагато менш визначені, але явно нижче; це пояснюється тим, що жіночі статеві клітини менш чутливі до дії радіації. Згідно з орієнтовними оцінками, частота мутацій становить від 0 до 900, а частота хромосомних аберацій - від 0 до 300 випадків на мільйон живих немовлят.

Згідно з оцінками, отриманими другим методом, хронічне опромінення при потужності дози в 1 Гр на покоління (для людини - 30 років) призведе до появи близько 2 000 серйозних випадків генетичних захворювань на кожен мільйон живих немовлят серед дітей тих, хто піддався такому опроміненню. Цим методом користуються також для оцінки сумарної частоти появи серйозних спадкових дефектів у кожному поколінні за умови, що той же рівень радіації буде діяти весь час. Згідно з цими оцінками, приблизно 15 000 живих новонароджених з кожного мільйона будуть народжуватися з серйозними спадковими дефектами через такого радіаційного фону (рисунок 5.7).

Цей метод намагається врахувати вплив рецесивних мутацій. Про них відомо небагато, і з цього питання ще немає єдиної думки, але вважається, що їхній внесок у сумарну частоту появи спадкових захворювань незначний, оскільки мала вірогідність шлюбного союзу між партнерами з мутацією в одному і тому ж гені. Трохи відомо також про вплив опромінення на такі ознаки, як ріст і плодючість, які визначаються не одним, а багатьма генами, що функціонують у тісній взаємодії один з одним. Оцінки НКДАР ООН відносяться переважно до дії радіації на одиничні гени, оскільки оцінити внесок таких полігенних факторів надзвичайно важко.

Ще більшим недоліком оцінок є той факт, що обидва методи здатні реєструвати лише серйозні генетичні наслідки опромінення. Є вагомі підстави вважати, що число не дуже істотних дефектів значно перевищує число серйозних аномалій, так що наноситься ними шкоду в сумі може бути навіть більше, ніж від серйозних дефектів.

В останній доповіді НКДАР вперше була зроблена спроба оцінити збиток, що наноситься суспільству серйозними генетичними дефектами, всіма разом і кожним окремо. Наприклад, і синдром Дауна, і хорея Гентінгтона - це серйозні генетичні захворювання, але соціальний збитки від них неоднаковий. Хорея Гентінгтона вражає організм людини між 30 і 50 роками і викликає дуже важку, але поступову дегенерацію центральної нервової системи; синдром Дауна проявляється в дуже важкому ураженні організму з самого народження. Якщо намагатися якось диференціювати ці хвороби, то очевидно, що синдром Дауна слід розцінювати як хвороба, заподіює суспільству більше шкоди, ніж хорея Гентінгтона.

Таким чином НКДАР ООН спробував висловити генетичні наслідки опромінення через такі параметри, як скорочення тривалості життя і періоду працездатності. Ці параметри, звичайно, не можуть дати адекватного уявлення про страждання жертв спадкових недуг або таких речах, як відчай батьків хворої дитини, але до них і неможливо підходити з кількісними мірками. Цілком віддаючи собі звіт в тому, що ці оцінки не більш ніж перша груба прикидка, НКДАР приводить в своїй останній доповіді наступні цифри: хронічне опромінення населення з потужністю дози 1 Гр на покоління скорочує період працездатності на 50 000 років, а тривалість життя - також на 50 000 років на кожен мільйон живих немовлят серед дітей першого опроміненого покоління; ті ж параметри при постійному опроміненні багатьох поколінь виходять на стаціонарний рівень: скорочення періоду працездатності складе 340 000 років, а скорочення тривалості життя - 286 000 років на кожен мільйон живих немовлят.

Незважаючи на свою приблизність, ці оцінки все-таки необхідні, оскільки вони являють собою спробу взяти до уваги соціально значущі цінності при оцінці радіаційного ризику. А це такі цінності, які все більшою мірою впливають на вирішення питання про те, прийнятний ризик у тому чи іншому випадку чи ні. І це можна тільки вітати.

Ця глава на відміну від чотирьох попередніх не ґрунтується на матеріалах доповідей НКДАР ООН, оскільки звертається до теми, яка ніколи не розглядалася в цих доповідях

Після прочитання попередніх глав може виникнути законне здивування. Якщо оцінки, наведені в брошурі, більш-менш вірні, то з них випливає, що малі дози опромінення не становлять серйозної небезпеки для населення.

У цьому легко миряться з факторами, пов'язаними з набагато більшим ризиком для життя і здоров'я, такими, наприклад, як куріння або їзда на автомобілі. Для громадянина будь-якої промислово розвиненої країни, що одержує сповна всю середню індивідуальну дозу опромінення як від природних, так і від техногенних джерел радіації, ймовірність загинути в автомобільній катастрофі в п'ять разів, а ймовірність передчасної смерті через паління (при викурюванні 20 сигарет в день) більш ніж в 100 разів перевищує ймовірність померти від раку внаслідок опромінення.

Мало хто звертає увагу на природну радіацію, внесок від якої в середньорічну ефективну еквівалентну дозу опромінення населення земної кулі складає приблизно ⁴/₅. Чи багато людей переселяється, наприклад, з місць з підвищеним природним радіаційним фоном в місця з більш низьким рівнем природної радіації з метою зменшення ризику захворювання на рак? Майже не привертають до себе уваги і такі аспекти, як наслідки економії енергії та надмірного опромінення при рентгенологічних обстеженнях, - два основних фактори, що ведуть до невиправданого опромінення населення. Створюється враження, що вся увага громадськості і всі побоювання з приводу радіаційної небезпеки зосередилися головним чином на атомній енергетиці, внесок від якої у сумарну дозу опромінення населення один з найскромніших.

Вчені і адміністрація в різних країнах часто дивуються з цього приводу, розцінюючи таке відношення як прояв людської ірраціональності, а іноді навіть схильні пояснювати все це підступами якихось агітаторів, які намагаються підірвати самі підвалини суспільства. На нерозумність такої позиції вказується в заяві Британського королівського суспільства. Реакція громадськості не настільки ірраціональна, як це може здатися на перший погляд, і має під собою цілком вагомі підстави. І праві тут ті уряди, які «йдуть на поводу» суспільної думки, а не дотримуються рекомендацій вчених «експертів».

Одна з причин такої розбіжності думок між більшістю експертів, з одного боку, і все більшою частиною населення, з другого, можливо, полягає в самій невизначеності оцінок результатів впливу на населення багатьох джерел радіації. У даній брошурі ми неодноразово вказували на труднощі одержання достовірної інформації про вплив на населення та навколишнє середовище того чи іншого джерела радіації і про результати таких впливів. Незрівнянно важче оцінити, чи виправданий ризик в кожному конкретному випадку. Взагалі кажучи, питання про те, чому людина ставиться до одного виду діяльності, пов'язаного з ризиком, більш терпимо, ніж до іншого, мало вивчений. А існуючі методи оцінки витрат і вигод від ризикованих підприємств занадто неточні.

Як було показано в попередньому розділі, методики визначення збитку від непрацездатності та хвороб все ще дуже недосконалі. Зазвичай вони лише дозволяють оцінити збиток для суспільства від збільшення смертності, часто у грошовому вираженні; в кращому випадку з їх допомогою можна приблизно оцінити погіршення життєвих умов індивідуума внаслідок тяжкого каліцтва. Однак ніяк не враховується вплив менш серйозних ушкоджень організму людини на якість її життя, не кажучи вже про переживання людей і розбитих надіях. Але більшість людей, може бути підсвідомо, враховує всі ці фактори.

Найчастіше легше підрахувати вартість збитків від якої-небудь дії, ніж оцінити, наскільки воно вигідно. Більш того, недостатньо довести, що якась небезпечна процедура вигідна суспільству в цілому; люди, які ризикують більше за інших, хочуть мати впевненість у тому, що вигода особисто для них переважує наслідки ризику. При променевої терапії раку шанс для хворого вилікуватися набагато переважує ризик, на який він наражається, отримуючи великі дози опромінення, і хворі, які отримують ці дози, - якраз ті самі люди, які мають при цьому якусь вигоду. Невиправдано великі дози опромінення при рентгенологічних дослідженнях також укладаються в цю просту схему: пацієнт піддається додатковому ризику, не маючи від цього ніякої додаткової вигоди.

Опромінення в результаті радіоактивного забруднення навколишнього середовища підприємствами атомної енергетики значно важче оцінити однозначно. По-перше, всі вигоди, які може дати отримання енергії таким способом, дістаються всьому суспільству в цілому, а люди, які живуть поруч з такими підприємствами, на яких падає весь ризик, отримують лише малу дещицю цих вигод. По-друге, не закінчуються дебати з приводу того, чи так уже вигідна атомна енергетика в порівнянні з іншими способами отримання енергії, що використовують інші види палива, хоча два головних альтернативні способи отримання енергії також становлять певну небезпеку для людини і навколишнього середовища. При спалюванні вугілля в атмосферу надходять радіоактивний зольний пил і інші не менш шкідливі забруднюючі речовини, а заходи щодо економії енергії мають свої джерела радіаційної небезпеки для населення.

Крім того, існує велика різниця між ризиком добровільним і ризиком з примусу. Багато людей охоче йдуть на великий ризик заради розваг, вважаючи, що задоволення, яке вони отримують, скажімо, від дельтапланеризму або від стрибків на лижах з трампліна, було б менш повним без присмаку небезпеки. Інші бадьоро не дивляться ні на які небезпеки з альтруїстичних спонукань: люди раз у раз з ризиком для життя рятують тварин, які їм навіть не належать. І куріння, і їзда на автомобілі належать саме до цієї категорії добровільного ризику, що є однією з причин, чому маса людей знаходить ці види ризику цілком прийнятними.

Найбільш небезпечні з точки зору громадськості фактори, що загрожують здоров'ю і життю людей, далеко не завжди є такими насправді. Трьом групам громадян США - членам Ліги жінок-виборниць, студентам вищих навчальних закладів і представникам ділових і промислових кіл - було запропоновано розташувати 30 можливих джерел, що призводять до передчасної загибелі людей, в порядку убування їх небезпеки для людини. Ці три послідовності, представлені на рисунку в перших трьох стовпцях, порівнюються з результатом статистичних оцінок (четвертий стовпець) числа людей у США, які загинули за рік від відповідного джерела. Атомна енергетика, що стоїть, на думку жінок і студентів, першою в цьому ряду, а за оцінкою бізнесменів - на восьмому місці, займає в дійсності двадцяте місце. Рентгенологічні обстеження, які усі три групи помістили десь у кінці списку, стоять на дев'ятому місці згідно зі статистичними даними.

У той час як свобода ризикувати власним життям і здоров'ям є невід'ємним елементом особистої свободи, свобода примушувати до такого ризику інших людей є замах на особисту свободу. І те й інше завжди знаходить своє відображення в суспільній думці, яке завжди більш вороже сприймає ризик з примусу або ризик не по своїй волі. Якщо люди відчувають себе до того ж безпорадними перед обличчям загрожує їм небезпеки, не маючи можливості її контролювати або не маючи в своєму розпорядженні засобами захисту від неї, вони проявляють ще менше терпимості. Опромінення від підприємств ядерного паливного циклу поєднує в очах громадськості всі ці небажані властивості.

Крім того, атомна енергетика вступає в протиріччя і з етичними нормами. Люди ставлять запитання, чи не аморально заповідати свої радіоактивні відходи, які не перестануть бути небезпечними і в далекому майбутньому, прийдешнім поколінням. Питання про те, морально це чи аморально, виникає, зокрема, тому, що нащадки нинішнього покоління вже не зможуть вплинути на ситуацію, залишену ним у спадщину, а також тому, що вирішення питання про те, як розпорядитися радіоактивними відходами, має лежати на совісті того покоління, яке пожинає плоди, тобто користується всіма вигодами від атомної енергетики. Крім усього іншого, остання асоціюється у свідомості людей з атомними бомбами і термоядерною війною, які викликають надто сильні негативні емоції, це також шкодить атомної енергетики в громадській думці.

Крім того, люди бояться катастроф і катаклізмів, навіть якщо вони трапляються дуже рідко, більше, ніж дрібних небезпек, як би вони не були поширені. І цілком закономірно те обставина, що страх, пов'язаний з атомною енергетикою, пояснюється більшою мірою страхом перед можливою аварією - неважливо де: на атомній електростанції, на радіохімічний завод або в місці поховання радіоактивних відходів, - чим боязню наслідків регулярних витоків радіоактивних продуктів в навколишнє середовище. НКДАР ООН не займається вивченням питання про ймовірність аварій на підприємствах ядерного паливного циклу, а ті роботи, в яких обговорюється це питання, ще не отримали визнання широких верств громадськості.

Ставлення людей до тієї чи іншої небезпеки визначається тим, наскільки добре вона їм знайома. З одного боку, є небезпеки, про існування яких люди часто й не підозрюють і які тому, на жаль, майже не привертають до себе уваги. Можливо, саме цим пояснюється той факт, що в більшості країн не обговорюється питання про опромінення, пов'язаному з наявністю радону в закритих приміщеннях, або питання про невиправдано великих дозах опромінення при рентгенологічних обстеженнях. З іншого боку, те, що занадто добре відомо, перестає викликати страх. В одному недавньому дослідженні було показано, що такі добре відомі джерела ризику, як їзда на мотоциклі, гірськолижний спорт, альпінізм, куріння і навіть ... грабіжники і героїн, мало кого лякають. Атомна енергетика парадоксальним чином являла собою одно з найменш знайомих широкій публіці і одночасно одно з найбільш небезпечних, на її думку, джерел ризику; цікаво, що атомна енергетика вселяла набагато більше побоювань, ніж, наприклад, така хвороба, як азбестоз, про яку, за думку публіки, вона знала набагато більше.

Засекреченість, а особливо напівтаємничість, живить страхи, а в минулому всього цього було в надлишку. Було також багато голослівних і зарозумілих заяв про те, що експерти, мовляв, краще знають. Запевнення виявлялися помилковими, а експерти, хоча й були безсумнівно висококваліфікованими фахівцями в своїй області, часто були позбавлені необхідного кругозору. Це призвело до кризи довіри.

Слід значно підвищити роль громадськості в оцінці того ризику, який їй пропонують взяти на свої плечі, а також в остаточному вироку з цього приводу. В іншому випадку все більше людей буде заявляти про своє небажання розділяти цей ризик. Щоб цього не відбувалося, потрібна всебічна, достовірна і об'єктивна інформація. Як казав англійський поет Олександр Поп, напівзнання - небезпечна річ. Ця брошура і повинна була доповнити відсутню половину.